JPS63159628A

JPS63159628A - ガスタ−ビンの燃料切替装置

Info

Publication number: JPS63159628A
Application number: JP30644186A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Nishijima; 庸正西嶋; Toshiji Takami; 高見　利次
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-07-02

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〕本発明は複数種類の燃料を使用するガスタービンで負荷
Ｍ＠中に燃料切替えする制御方式に係り、特に、燃料切
換中番二発熱量の変動しやすい燃料を使用するガスター
ビンに好適な制御装置に関する。

特開昭５５−２９０５０号公報では、発電機電力の変化
をなくすことを目的としており、燃料自身の変化（発熱
量、比重他）については考慮していない。

本発明では、燃料自身の変化に対応することを目的とし
ている。

また、前記公報では、設定電力と発電機電力の誤差はガ
バナ制御リレーを制御し１発電機電力を一定に保つこと
としているが、本発明では、誤差は分配器を制御するこ
ととしている。

更に、本発明によれば、燃料切替中の可変負荷設定で制
御することができる。

〔従来の技術〕

ガスタービンの燃料切替は以下の場合に必要となる。

（１）液体燃料と気体燃料の共用及び混焼（ガスと軽油
等）（２）異種の気体燃料と共用及び混焼（天撚ガスとプロパン等）（３）高揮発性燃料（ナフサ等）のための起動用燃料（
軽油等）の必要性による燃料切替（４）難着火性燃料（石炭ガス等）のための起動用燃料
（軽油等）の必要性による燃料切替このような燃料切替
は、以下の従来技術において実施されていた。第２図に
従来技術による制御系統を示す。

今、Ｂ燃料で運転していたものをＡ燃料に切替える場合
で説明する。

切替開始前は燃料流量設定信号２に対応した燃料Ｂ８が
、流量制御器５で制御されながら燃料器１０に噴射され
、圧縮機９で昇圧された燃焼空気とともに燃焼され、タ
ービン１１に導入、熱エネルギーを回転エネルギーに変
換し１発電機６を駆動し、電力を発生している。この状
態で燃料Ｂか［・ト燃料Ａ７へ切替操作した場合、分配
器３で時間とともに燃料Ａは増加し、燃料Ｂは減少させ
る信号を発生する。この信号は、燃料Ａと燃料Ｂの各制
御器５へ与えられ、信号に対応した燃料流量となる。こ
の精度を確保するために燃料Ａ、燃料Ｂには各々流量測
定器４を設けてあり、各実流量信号を比較器１３．比較
器］４にフィードバック信号として与えている。分配器
３では、切替期間中。

燃料Ａと燃料Ｂの合計流量が、燃料流量設定信号に等し
くなるよう、Ｆ＝ＦＡ＋Ｆｎの関係で制御しつづけられ
る。

燃料流量設定信号は、切替直前の値が？Ｊ替期間を通し
て同一値として与えられる。

上記は代表的な切替手順であるが、前述の燃料切替の必
要性より適用燃料により、以下のような特記事項が従来
技術に与えられる。

（１）流量制御器５は、制御弁として図示されているが
その他制御装置にも置き換えられること。

（２）フィードバックの流量信号は、弁ストローク（３
）燃料分配器の分配率と時間の関係は必ずしも直線的で
なく、Ｆ＝＝ＦＡ＋Ｆ１１となるような機器側要求に応
じた関係であれば良いこと。

このような従来技術の問題点は、（１）燃料切替制御の基本は、切替の全期間を通しして
、燃料Ａと燃料Ｂの入熱の合計が一定であある必要があ
る。

（２）従来技術は基本的には、流量制御であるから、燃
料Ａと燃料Ｂの流量和を一定としている。これは、燃料
Ａと燃料Ｂの発熱量が既知であり、かつ１発熱量の変動
が生じない場合には問題なく適用できる。

（３）但し、燃料発熱量の偏差が大きな燃料、又は。

時間的な発熱量変動をする燃料を切替える場合には、切
替時に負荷変動を生じることになる。

又、発熱量変動が著しい場合には、切替時に燃焼不安定
が生じ、例えば、失火等のトラブルを起こす危険性があ
る。

（４）燃料ｎが設定発熱量に対し大きな偏差をもって供
給された場合を例にとって上記を具体的に説明する。（
このことは燃料Ａ、又は、燃料Ｂに偏差が生じた場合の
みならず、燃料Ａ及び燃料Ｂ共に偏差が生じた場合にも
同様に説明し得る）第３図は、燃料Ｂの発熱量が設定値通りに供給された場
合。

第４図は、燃料Ｂの発熱量が設定値より低い値で供給さ
れた場合。

第５図は、燃料Ｂの発熱量が時間的に変化する場合を示
す。

このように切換の期間中にエネルギの総和は、１→２に
移動し、入熱は切替前後で変化するから、結局、ガスタ
ービン負荷はその偏差に応じて変化することになる。発
熱量が時間的に変化する場合も、同様にして負荷変動が
発生する。

従来技術では、発熱量が設定値より変化する場合にはそ
の偏差分だけ入熱の変化、即ち、負荷の変化が生じると
いう問題点がある。

近年のエネルギ多様化のすう勢から、ガスターって来て
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では燃料切替時の制御は燃料流量一定とするも
のであり、燃料の発熱量の変動は即、入熱の変動となり
、結果としてガスタービン出力の変動となった。

本発明の目的は、燃料切換時の制御をガスタービンの負
荷自身にフィードバックをかけることにより、負荷制御
をすることで、燃料切替時の負荷変動を抑制しようとす
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的はガスタービンの燃料切替時の負荷に対して、
実負荷信号をフィードバックさせ、比較し、偏差を新ら
たな燃料設定信号として比率分配することにより達成さ
れる。

〔作用〕

このため、発電機電力を検出しフィードバック信号とし
て燃料流量設定信号と比較、偏差信号を新らしい燃料流
量設定信号とすることで、常に、発電機電力に対応した
入熱とすることができ、結果、負荷変動をなくすことが
できる。

〔実施例〕

第１図に本発明による実施例を示す。

第２図の従来技術による実施例との相違は以下の通り。

（１）発電機６の発生電力信号をフィードバック信号と
し、負荷設定信号と比較器１２で比較する。

（２）比較器１２での偏差信号を燃料流量設定信号に与
え、新らしい燃料流量設定信号として分配器３に与える
。

（３）分配器３では、時間に対応し、燃料Ａと燃料Ｂの
流量切替率を与えるが、燃料Ａと燃料Ｂの総和は（２）
項の新らしい燃料流量設定信号・による。

分配器３以降の機能は第１図の従来技術の場合′と事−
である。

また、本発明の場合の特記事項として従来技術で説明し
たと同様以下が挙げられる。

（１）流量制御器５は、制御弁として図示されているが
、その他制御機器にも置き換えられること。

（２）フィードバックの流量信号は、弁ストローク等１
間接的に流量を検知できるものであっても良いこと。

（３）燃料分配器の分配率と時間の関係は必ずしも直線
的でなく、Ｆ＝ＦＡ＋ＦＢとなるような機器側要求に応
じた関係であれば良いこと。

本発明の従来技術が、切替流量を制御する方式をとって
いるため１発熱量偏差分だけ入熱に偏差を生じ、これが
負荷変動を生起していたという欠点を排除するため、切
替時の流量制御の代わりに切替時負荷を一定に制御する
ことにより、負荷変動を抑制しようとするものである。

燃料Ｂとして、設定値より高い発熱量の燃料が供給され
た場合の本発明による切替時推移を図示すると第６図の
ようになる。

切替動作を開始し、設定切替比に応じて、燃料流量の分
配制御を進めて行くと、燃料Ｂの発熱量偏差分だけ入熱
の総和が増大するので、ガスタービンの負荷は上昇する
方向に進む。

設定信号■、０とフィードバックとの偏差が発生するた
め、比較器より偏差分だけ燃料流量を絞る修正信号が出
され、修正流量（この場合は減少力、向）が切替設定比
によって、Ａ、Ｂの燃料流ｍ信号に分割され、それぞれ
の流量フィードバックによって流量制御されろ。結果と
して合計流量は負荷が設定信号に合致する値になるまで
減少する。

この間の切替燃料比は分配器によって常時、設定率に保
たれており、変化するのは流量値である。

燃料Ｂのみならず燃料Ａの発熱量に偏差が生じた場合、
又は、燃料Ａ及び燃料Ｂの発熱量が共に偏差を生じた場
合も左図と同様に負荷変動を抑制できる。

更に、切替途中で発熱量の時間的変動が生じた場合も本
発明により切替時負荷変動を抑制することができる。第
７図にこの場合を示す。

更に、上記制御方法を更に発展して負荷設定信号Ｌｏを
燃料切替中に固定する代りに可変とすることも可能であ
る。

即ち、負荷設定信号ＬＯとして、例えば、Ｌｏ　’　＝
　Ｌ’ｏ　＋！　（切替時間）の関係を設置してやるこ
とにより、燃料切替を行いながら、同時に負荷を変動な
く上昇、又は、下降させることもできる。第８図にこの
場合を示す。

本実施例によれば、従来の燃料切替方式の欠点は全く解
消し１発熱量が変動する燃料でも負荷変動のない切替制
御が可能となる。

本発明では従来技術に比較し、ガスタービンの負荷検知
器、及び、負荷設定器、及び、比較演算器を含むフィー
ドバック回路を追加するのみであり、制御技術的にも全
く問題なく、かつ、追加、又は、改善費用も少なくてす
む。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料切替時の負荷変動を抑制できるの
で、安定した制御系統を得ろことができ。

また、急激な負荷変動がないことによるガスターＸビン
部品寿命の延長の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１図は本発明の一実施例の燃料切替制御系統図、第
２図は従来の燃料切替制御系統図、第３図は従来技術の
発熱量変動なし時の切替状態図、第４図は従来技術の発
熱量が設定値より低い場合の切替状態図、第５図は従来
技術の発熱量が時間的に変化する場合の切替状態図、第
６図は本発明の発熱量が設定値より高い場合の切替状態
図、第７図は本発明の切替途中で発熱量の変動が生じた
場合の切替状態図、第８図は本発明の切替途中で負荷設
定信号を可変とした場合の切替状態図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、流量測定装置、流量制御装置を備えた二組の燃料系
からなるガスタービン設備において、燃料切替時、負荷
設定信号に基づいて予め定められた負荷信号に対し、発
電機の実際の出力信号を比較信号として、修正負荷設定
信号を燃料流量設定信号へ供給し、前記燃料流量設定信
号に基づいて燃料分配をなす燃料分配器、前記燃料分配
器からの出力信号と前記流量測定装置からの信号で比較
する比較器を設けたことを特徴とするガスタービンの燃
料切替装置。