JPS629732B2 - - Google Patents

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JPS629732B2
JPS629732B2 JP8406180A JP8406180A JPS629732B2 JP S629732 B2 JPS629732 B2 JP S629732B2 JP 8406180 A JP8406180 A JP 8406180A JP 8406180 A JP8406180 A JP 8406180A JP S629732 B2 JPS629732 B2 JP S629732B2
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exhaust temperature
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多缶燃焼器形ガスタービンに於いて排
気温度に基づいて供給燃料を制御する方法に関す
るものである。
従来一般に多缶燃焼器形ガスタービンの燃料制
御は次記の如く行われていた。すなわち、第1図
は先行技術における多缶燃焼器形ガスタービンの
燃料制御系統図であつて、燃料供給管1から供給
されるガスタービン用燃料は流量計2によつて計
量され液体燃料止弁3を経て定吐出量型の昇圧ポ
ンプ4によつて昇圧せしめられる。昇圧された吐
出燃料の一部は燃料の実効吐出量を制御する燃料
総流量調節逃し弁6を経て昇圧ポンプ4の吸入口
に還流するようになつている。6は前記逃し弁5
用のサーボである。前記昇圧ポンプ4の吐出量か
ら逃し弁5によつて還流せしめられた流量を差し
引いた分の流量が燃料分配器7に供給されここで
多缶式燃焼器の缶数に等しく流量を等分される。
8は燃料分配器に設けられた回転速度検出器であ
る。この第1図においては燃料分配器で分流され
た複数路の燃料経路中の1経路のみを図示してい
る。その1経路は逆止弁9を経て燃料ノズル10
から燃焼器11内に噴霧されて燃焼する。燃焼に
必要な空気は吸気管12から吸入され、空気圧縮
機13で加圧され、圧縮空気流路を経て前記燃焼
器11内に送入される。発生した高温高圧の燃焼
ガスは燃焼ガス流路15を経てタービン16に流
入し、これを駆動した後排気管17から大気中に
放出される。
第2図は前述の第1図において略図で示した燃
料ノズル10、燃焼器11およびガスタービン1
6を含む実際の機械装置の断面を示している。前
記燃焼器11は1基のガスタービンにn個設けら
れており、第2図にはその内1個の断面が表わさ
れている。そしてガスタービン16を駆動した燃
焼ガスは排気管17から大気中に放出されるが、
この排気流路中に排気温度検出器18が設けられ
ており、この排気温度検出器も燃焼器11と同じ
くn個設けられている。第2図にはこのn個の排
気温度検出器18-1,18-2,18-3…18-o
内の1個が表わされている。
前記n個の燃焼器11-1,11-2,11-3…1
-oおよびn個の排気温度検出器18-1,18-2
…18-oの配設位置を第3図に示す。この第3図
は該ガスタービンを回転軸方向に視たところを示
している。
第4図は上述の先行技術に係るガスタービンの
燃料制御図である。n個の排気温度検出器18
-1,18-2…18-oの出力信号は排気温度平均演
算器19にインプツトされ同演算機19のアウト
プツト、即ち排気温度の平均を示す信号は排気温
度設定器20にインプツトされ、記憶として与え
られている設定温度と比較演算されて差信号をア
ウトプツトする。
一方ガスタービンの回転速度は速度検出器21
で検出され、その出力信号は速度設定器22にイ
ンプツトされて設定速度と比較演算されて差信号
をアウトプツトする。
また、ガスタービン起動時には起動制御設定器
23から起動信号がアウトプツトされる。
上記3種のアウトプツト信号、すなわち排気温
度設定器20の差信号アウトプツト、速度設定器
22の差信号アウトプツト及び起動信号アウトプ
ツトは最小信号選択器24にインプツトされ、3
つの信号の内最も小さい信号、即ち最も強く危険
を訴えている信号を選択し、その出力信号は比較
器25を経由して逃し弁駆動用サーボ6にフイー
ドバツクされる。このサーボ6は先に第1図に基
づいて説明したように流量調節逃し弁5を作動せ
しめて該ガスタービンに供給される燃料の総流量
を制御する。こに燃料分配器に設けられた回転数
検出器8の出力信号は比較器25にフイードバツ
ク信号として与えられ、制御系を安定させる作用
をする。
以上説明したように、先行技術に係る燃料制御
に於いては、燃焼ガス温度に関しては排気の平均
温度に基づいて燃料総流量を制御する方式がとら
れていた。即ち、n個設けられている燃焼器の
個々について燃料流量を制御するという考え方は
無く、従つて温度検出器の取りつけ位置に関して
も各燃焼器との関係について別段の配慮は為され
ず実際に各燃焼器について燃焼ガス温度を検出す
ることも出来なかつた。このため何らかの事情に
よつて各燃焼器に対する燃料配分に不均一を生じ
たり、又は何れかの燃焼器が失火しても、全燃焼
器の排気平均温度に基づいて燃料の総流量が制御
されるだけであつたので、不均衡を生じた各燃焼
器の内で平均よりも高い熱負荷を受ける燃焼器は
過熱によつて損傷するおそれがあり、また燃焼器
の焼損によつてタービンが損耗を蒙るおそれも有
つた。
本発明は以上の事情に鑑みて為され、多缶燃焼
器形ガスタービンに於いて、 排気温度検出器を各燃焼器の燃焼ガスの燃焼
器出口状況に対応する位置に配置すること。
各燃焼器の燃焼ガスの平均温度によつて供給
燃料総流量を制御するだけでなく、これと併行
して各燃焼器ごとの燃焼ガス温度の平均値に対
する偏差に基づいて各燃焼器ごとに燃料流量を
制御すること。
上記およびによつて、各燃焼器相互の間に
エネルギー出力差が無く、熱負荷が均一なように
すると共に、均一な燃焼ガスをタービンに与える
ことを目的とするものである。
次に本発明に係る燃料制御装置の係統図を示す
第5図について、これを先行技術に係る燃料制御
装置を示す既説明の第1図の燃料制御装置系統図
と比較して説明する。
燃料供給管1から供給された燃料が流量計2及
び燃料止弁3を経て昇圧ポンプ4で加圧され、そ
の1部がサーボ6によつて駆動される逃し弁5に
よつて還流するようになつている構成は先行技術
に係る第1図の例と同様である。ただし本発明に
係る実施例(第5図)に於いては、先行技術に於
いて用いられていた燃料分配器7を使用しないの
で同分配器7に設けられていた回転数検出器8も
備えていない。これ故に本発明に係る実施例(第
5図)に於いては前記の燃料用流量計2に回転数
検出機26が附設されている。
昇圧ポンプ4の吐出口は逃し弁5の流入口側に
接続配管されると共に流量分配多岐管(マニホー
ルド)27の流入口27aにも接続配管される。
このマニホールド27は多缶式燃焼器に設けられ
ている燃焼機の数nと同数の枝管を有する。第5
図に於いてはn=10の場合を例示して、その内の
1本のみについて以降の燃料経路を図示してい
る。すなわち各枝管27-1,27-2…27-oに対
してそれぞれ燃料を各枝管に分配する燃料流量個
別調節弁28および逆止弁9を介して燃料ノズル
10が接続配管されているが、第5図に於いては
これらの内の1組のみを図示しているが実際には
n組設けられている。
前記燃料流量個別調節弁28はサーボ29を備
えている。
この第5図のように燃料系統図として表わした
場合、燃料ノズル10、燃焼器11、吸気管1
2、空気圧縮機13、圧縮空気流路14、燃焼ガ
ス流路15、タービン16および排気管17につ
いては先行技術に係る第1図の燃料系統図と同様
である。
次に本発明の実施例を示す第6図について、排
気温度検出器18の取付方法を説明する。なお説
明の便宜上、先行技術に係る第3図に於ける取付
方法と対比して説明すると、両例とも多缶式燃焼
器における燃焼器個数n=10の場合を図示してお
り、燃焼器11-1,11-2…11-oおよび排気温
度検出器18-1,18-2…18-oは両例とも同じ
部材を用いている。
先行技術に係る第3図の構成に於いて、n個の
排気温度検出器18-1…18-oは既述の如くn個
の燃焼器11-1…11-oの燃焼ガスによつて生じ
る排気ガスの平均温度を算出するためのものであ
るから、この配置については格別の配慮を要せず
排気流路中に適当に配置されていたが、本発明に
係る第6図の構成に於いてはn個の排気温度検出
器18-1…18-oがそれぞれ対応するn個の燃焼
器11-1…11-oの個々の排気ガス温を、それぞ
れ1対1の対応に於いて検出するため特に次のよ
うに配置されている。先行技術、本発明の両者に
於いて燃焼器11-1,11-2…11-oはタービン
の回転軸の中心Oに関して角位置を360゜/nず
つ開いて配設される。そして本発明に係る第6図
の実施例に於いては、n個の排気温度検出器18
-1,18-2…18-oも軸の中心Oに関して360
゜/nずつ回つて、ひとつの円周上に等間隔に配
設され、かつ燃焼器11-1に対する排気温度検出
器18-1の位置は軸心Oに関してθ゜だけずれて
いる。同様に燃焼器11-2に対する排気温度検出
器18-2もθ゜だけずれ、以下同様にして燃焼器
11-oに対して排気温度検出器18-oはθ゜だけ
ずれている。
上記の角θの有する意味は次の如くであつて計
算および実験によつて定められるが通常約60゜で
ある。第2図において燃焼器から噴出する燃焼ガ
スは矢印15のガス流路を経てタービン16を回
しつつ通過して排気管17から放出され、その出
口附近に排気温度検出器18-1…18-oが設けら
れている。上記の燃焼ガス流はタービン通過後は
排気と呼ばれるが、物質としては同じ燃焼生成ガ
スである。両者を総称してガス流と仮称する。ガ
ス流は燃焼器11-1…11-o内で生成されて噴出
する際はタービン軸に平行な流れであるが、ター
ビン16を回転させるため、端タービン通過中に
ノズル16-a,16-bによつて整流されたり、動
翼16-c,16-dから反力を受けたりしてタービ
ン軸回りの回転流を与えられる。即ちガス流はタ
ービン16内で緩やかな螺旋状運動をする。この
ため、任意の燃焼器11i(i=1,2,…10)
から噴出したガス流が排気温度検出器18i(i
=1,2,…10)位置に達したときはタービン1
6の回転方向と反対側へ角θだけ回つている。こ
のため例えば燃焼器11-1の噴出ガス流温度を測
ろうとすると、排気温度検出器はタービンの中心
Oと燃焼器11-1の中心とを結ぶ線OY上に設け
るのではなく、第6図に示すごとく線OYから角
θだけ回つた位置に設けなければならない。
このようにしてn個の排気温度検出器18-1
18-oはそれぞれ対応する燃焼器11-1…11-o
に対して角θだけずれた位置、すなわち燃焼器1
-1,11-oの噴出ガス流の下流に当たる位置に
設置される。
次に本発明の一実施例に於ける燃料制御方法を
第7図について説明する。前述の如くそれぞれ対
応する燃焼器の噴出するガス流の下流に設けられ
たn個の排気温度検出器18-1…18-oの出力
は、それぞれ対応する排気温度差演算器30-1
30-oにインプツトされると共に排気温度平均演
算機19にもインプツトされる。
すなわち、n個の排気温度検出器からアウトプ
ツトされた温度信号の伝達経路は次の如く2分さ
れる。
n個の信号は1個の排気温度平均演算機19
に集中インプツトされる。この排気温度平均演
算機19は先行技術装置(第4図)に用いられ
ているものと同じであり、同演算機19以降の
処理については後述するが先行技術装置と類似
である。
n個の信号はそれぞれn個の排気温度差演算
器30-1…30-oにインプツトされ、これと併
行して前記排気温度平均演算器19のアウトプ
ツト信号も前記排気温度差演算器30-1…30
-oにそれぞれインプツトされる。これらn個の
排気温度差演算器のn個のアウトプツト信号に
より、n個のサーボ機構を介してn個の燃焼器
が個別に燃料流量を制御される。
上掲,の制御系統について以下に詳述す
る。第7図に於いてn個の排気温度検出器18-1
…18-oから発せられたn個の信号をインプツト
された排気温度平均演算器19は各信号の表示す
る温度の平均値を算出し、これを排気温度設定器
20にインプツトすると共に前記n個の排気温度
差演算器30-1,30-2…30-oにもインプツト
する。排気温度差演算器30-1,30-2…30-o
はそれぞれ対応する排気温度検出器18-1,18
-2…18-oのアウトプツトと、前記の排気温度平
均値の演算結果とをインプツトされて差信号を出
す。この差信号は分配調整弁用サーボ29-1,2
-2…29-oにインプツトされる。この第7図に
示されたサーボ29-1,29-2,29-oの燃料系
統図上の役割は第5図に示すサーボ29で表わさ
れている。第5図に於いてサーボ29は1個のみ
例示しているが、n個設けられていることは既述
の如くである。
差信号を受けたサーボ29i(i=1,2…
n)はこれに結合された燃料流量個別調節弁28
i(i=1.2…n)と差信号に従つて開閉するが、
平均温度よりも高温であるとの差信号を受けたサ
ーボ29i(i=1,2…n)は温度差に応じて
調節弁28i(i=1,2…n)を絞るように作
用し、又平均温度よりも低温であるとの差信号を
受けたサーボは温度差に応じて調節弁28iを開
くように作用する。
このようにして各燃焼器11i(i=1,2,
…n)の燃料ノズル10i(i=1,2,…n)
は相互間の温度差を無くするような自動制御を受
ける。
一方、排気温度設定器20は排気温度平均演算
器19のアウトプツトを受け、第4図に示した先
行技術に係る制御装置と同様の作動により最小信
号選択器24に信号を与える。この最小信号選択
器24は先行技術に係る第4図の装置の場合と同
様の作用により、比較器25を経由して逃し弁用
駆動サーボ6を作動させる。ただし前記比較器2
5は先行技術に於いては燃料分配器7に設けられ
た回転数検出器8(第1図)から比較すべき信号
を受けていたが、本発明に係る実施例においては
燃料流量計2に設けられた回転数検出器26(第
5図)から比較すべき信号を受けるようになつて
いる。このようにして作動されるサーボ6は燃料
総流量調節逃し弁5を作動させて該ガスタービン
に供給される燃料の総流量を制御する。この作用
は先行技術に係る装置(第1図)と同様である。
以上本発明に係る燃料制御方法の一実施例につ
いて説明したように、本発明の方法は、先ず各燃
焼器11i(i=1,2…n以下同じ)の個々に
ついてそれぞれに対応する位置に温度検出器18
iを設けて各燃焼器11i個々のガス流温度を検出
し、これら検出器18iのアウトプツトで2系統
の制御を行う。すなわち一つは先行技術同様に各
燃焼器11iのガス流温度の平均値を算出し、こ
れに基づいて該ガスタービン用燃料の総流量制御
を行う。もう一つは各燃焼器11iのガス流温度
に従つて、各燃焼器11iのガス流温度をn個の
平均値に近づけるように各燃焼器11i個々の燃
料供給流量を制御するものである。
このような本発明に係る燃料制御方法を用いる
と、タービン全体としての燃料制御が行われると
同時に、各燃焼器の発生するガス流の温度が等し
くなるよう、各燃焼器ごとに燃料制御が行われ
る。従つてタービンの側から見れば常に均一な入
口ガス状態が得られ、力学的にもバランスのとれ
た作動ができ、熱負荷的にも局部過熱を受けるお
それが少なくなる。なお先行技術に於ける燃料分
配器7は高い精度を必要とし、製造コストが高
く、耐用年数も比較的短かかつたが、本発明方法
によればこの燃料分配器7を用いる必要がなく、
各燃焼器ごとに設けられる燃料流量調節逃し弁2
8によつて燃料の分配が行われる。この流量分配
調節弁28は前述のごとく排気温度のフイードバ
ツクを受けて自動的に各燃焼器11iのガス流温
度を揃えるようサーボ29によつて作動されるの
で、この燃料流量調節逃し弁28iについては使
用されるn個の制御特性が厳密に高精度で一致し
ていることは必要としない。
【図面の簡単な説明】
第1図は多缶燃焼器形ガスタービンの先行技術
に係る燃料制御系統図、第2図は燃焼器および排
気管部分の断面図、第3図は先行技術における排
気温度検出器の配置図、第4図は多缶燃焼器形ガ
スタービンの先行技術における燃料制御図、第5
図は本発明に係る多缶燃焼器形ガスタービンの燃
料系統図、第6図は本発明に係る排気温度検出器
配置図、第7図は本発明に係る多缶燃焼器形ガス
タービンの燃料制御図である。 2…燃料流量計、4…昇圧ポンプ、5…燃料総
流量調節逃し弁、6…逃し弁駆動用サーボ、11
…燃焼器、11-1,11-2,11-3…18-o…燃
焼器、18-1,18-2,18-3…18-o…排気温
度検出器、19…排気温度平均演算器、20…排
気温度設定器、22…速度設定器、23…起動制
御設定器、24…最小信号選択器、25…比較
器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 a N個の燃焼器を有する多缶燃焼器形ガス
    タービンにおいて、上記N個の燃焼器それぞれ
    の噴出ガス流がタービンから流出する個所にN
    個の温度センサを1個ずつ設けて排気温度を個
    別に検出し、 b 1個の燃料昇圧ポンプの吐出燃料油をマニホ
    ルドによつてN本の管路に分岐せしめて、該N
    本の分岐管路をそれぞれN個の燃焼器に1本ず
    つ接続し、 c 上記N本の分岐管のそれぞれにN個の燃料流
    量個別制御手段を設けるとともに、 d 前記1個の燃料昇圧ポンプの実効吐出流量を
    制御する総流量制御手段を設け、 e 前記N個の温度センサの検出値の平均値を算
    出し、該算出平均値に基づいて前記総流量制御
    手段を作動せしめ、かつ、 f 前記N個の温度センサそれぞれの検出値を、
    算出平均値と比較して偏差を求め、 該偏差値が正(平均よりも高温)であれば該
    温度センサに対応する燃料流量個別制御手段を
    絞り傾向に作動せしめ、 該偏差値が負(平均よりも低温)であれば該
    温度センサに対応する燃料流量個別制御手段を
    開放傾向に作動せしめて、N個の燃焼器相互の
    間の温度差を軽減せしめるように自動制御する
    ことを特徴とする、多缶燃焼器形ガスタービン
    の燃料制御方法。
JP8406180A 1980-06-23 1980-06-23 Burning control method of multican burners type gas turbine Granted JPS5710739A (en)

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