JPS6363732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非常用発電機の原動機として用いる
ガスタービンエンジンなどにおいて、その始動を
を制御する装置に関する。

非常用発電機を駆動する原動機においては、ス
タータの起動スイツチが停電等によつて自動的に
投入されるようにし、さらに起動スイツチ投入後
は原動機回転数が定格数まですみやかにしかも安
定して上昇するように、燃料の供給量や点火状態
などが自動制御されるようにして、停電等の場合
に、自動的にしかもすみやかに発電機が働くよう
にするのが通常である。

また、このような場合に始動に失敗して原動機
が自立運転せず、その回転数が上昇しないときに
は、一定時間経過後に、起動不能を示す警報を出
すようにしている。

ところで、二軸ガスタービンエンジンは起動に
要する時間が短いので、非常用に適している。し
かしながらこのエンジンにあつては、始動時に着
火可能な混合気の空燃比範囲が比較的狭いため、
始動時の制御が難しく、しかもいつたん着火に失
敗するとスタータや点火装置を駆動し続けても途
中から着火することはほとんどなく、このため起
動不能におちいりやすいという問題点があつた。

本発明は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、起動に失敗した場合には、いつ
たん起動動作を停止し、所定時間経過後に改ため
て始めから起動動作を行つて、自動的に繰り返し
て起動動作を行うとともに繰り返し起動動作毎に
起動燃料の増加勾配を変化させることにより、起
動成功率を高めて上記の問題点を解決することを
目的としている。

以下図面によつて説明する。第１図乃至第４図
は本発明の一実施例を示す図である。

第１図において、１は起動指令装置で、常用電
源の停電時または外部起動スイツチ投入時などに
起動指令パルス信号を出力する。

２は燃料系のシヤツトオフバルブ（SOV）の
駆動回路で、該バルブが開くと燃料制御バルブで
計量された量の燃料がエンジンに供給される。

３は自立検出装置で、混合気に着火しエンジン
が自立運転を始めた状態を検出するもので、この
自立運転時にロウレベル信号を出力する。

具体的には、この自立検出装置３の検出機構に
ついて最も一般的な方法は、機関回転数が所定数
以上になつたことを検出して自立状態を判別する
ことであるが、この機関回転数は自立状態の当初
においてはかなり低く、しかも気温等によつて変
化するので、所定の回転数で自立状態に移行した
と見なすことは必ずしも正確とは言えない。

二軸ガスタービンにおいては機関出力軸とは別
にガス発生機軸があり、このガス発生機軸は慣性
も小さく回転数の上昇が急峻であるため、この回
転数が所定数以上になつたことを検出して自立状
態を判別することは、機関出力軸回転数を検出す
る場合に比べて、その判別精度は高い。

また、連続燃焼のガスタービン等の機関では、
燃料に着火し燃焼が継続していることによつて自
立状態とみなせるので、受光素子などを用いて燃
焼光を直接検出することにより、自立状態の判別
が可能である。

ところで、機関が自立状態に移行すると、それ
まで駆動側であつたスタータが逆に駆動される側
となるため、バツテリからスタータへ供給される
駆動電流が大きく減少し、同時にバツテリ電圧が
高くなる。したがつて、スタータへの電流やバツ
テリ電圧降下が所定値以下になつたことを検出し
て、自立状態を判別することもできる。

４はスタータとイグイナ（点火装置）の駆動回
路、５と６はORゲート、７はANDゲート、８は
インバータ、９と１０はフリツプフロツプ、１１
と１２はタイマ、１３は単安定マルチバイブレー
タ、１４はカウンタ、１５は警報装置である。

次に第２図のタイムチヤートを参照しながら作
動について説明する。始めに、停電等により起動
指令装置１から起動指令パルス（第２図Ａ１）が
出力されると、このパルスはORゲート５を通つ
てフリツプフロツプ９へ入り、フリツプフロツプ
９をセツトする。

この瞬間、第２図Ｂに示すように、フリツプフ
ロツプ９はハイレベル信号を出力し、駆動回路２
を介してシヤツトオフバルブを開いてエンジンへ
の燃料供給を開始すると同時に、タイマ１１を作
動させる一方、フリツプフロツプ１０をセツトし
て駆動回路４を介してスタータとイグナイタを起
動する。このようにしてエンジンは起動動作を開
始する。

タイマ１１の作動時間は、通常機関が自立状態
に移行するのに要する時間に合わせて、予め所定
に設定してある。したがつて起動動作開始からこ
の作動時間経過後にタイマ１１はハイレベル信号
を出力する。

このときに、燃料に着火せず起動に失敗してエ
ンジンが自立運転をしていなければ、自立検出装
置３がハイレベル信号を出力してANDゲート７
を開いているので、タイマ１１のハイレベル信号
はANDゲート７を通つて単安定マルチバイブレ
ータ１３をトリガし、これによつて単安定マルチ
バイブレータ１３は、第２図Ｃに示すように、短
い時間幅のパルス信号を出力する。

このパルス信号はフリツプフロツプ９をリセツ
トするととももに、ORゲート６を経てフリツプ
フロツプ１０をリセツトする。この瞬間、フリツ
プフロツプ９の出力信号（第２図Ｂ）とフリツプ
フロツプ１０の出力信号はハイレベルからロウレ
ベルに切り換わつて、駆動回路２，４により燃料
供給およびスタータとイグナイタの駆動が停止す
る。

このようにして、燃料の着火に失敗し、エンジ
ンが自立運転しない場合には、起動動作開始から
タイマ１１で規定される時間の後に起動動作は停
止する。

また、単安定マルチバイブレータ１３のパルス
信号（第２図Ｃ）は同時にタイマ１２を作動させ
ており、起動動作停止から所定時間経過後にタイ
マ１２がORゲート５を経てフリツプフロツプ９
にパルス信号（第２図Ａ２）を出力する。

このパルス信号によりフリツプフロツプ９はセ
ツトされ、第２図Ｂに示すように、起動指令パル
ス（第２図Ａ１）を入力した寺と同様にハイレベ
ル信号を再び出力する。この結果、起動指令装置
１が起動指令パルスを出力したときと同様の起動
動作が再び行われる。

この再起動動作でも燃料の着火に失敗しエンジ
ンが自立運転しない場合には、全く同様にしてタ
イマ１１で規定される時間の後にこの再起動動作
が停始し、さらにこれからタイマ１２で規定され
る時間の後に再々起動動作が行われる。

ところで起動動作を停止させるために出力され
る単安定マルチバイブレータ１３からのパルス信
号（第２図Ｃ）は、第２図Ｄに示すようにカウン
タ１４でカウントされており、そのカウント数が
３となつた時点、すなわち３回目の起動動作が停
止した時点で、第２図Ｅに示すようにカウンタ１
４はハイレベル信号を出力する。この信号を受け
ると警報装置１５はベルやランプなどにより起動
不能の警報を出すとともに、本装置の作動を停止
する。

このようにして、エンジンが自立運転しない限
り、３回までは繰り返し起動動作を行うので、従
来に比べて燃料に着火する確率が増加し、起動成
功率を高めることができる上、着火の見込みのほ
とんどない起動動作が不必要に繰り返し行われる
ことを防ぐことができる。

なお、起動動作により燃料に着火しエンジンが
自立運転した場合には、自立検出装置３がロウレ
ベル信号を出力して、ANDゲート９を閉じ次の
起動動作を行わせるタイマ１１からのハイレベル
信号をカツトするとともに、インバータ８とOR
ゲート６を経てフリツプフロツプ１０をリセツト
し駆動回路４を介してスタータとイグナイタの作
動を停止する。

第３図は本実施例の要部を示すブロツク図であ
り、起動時燃料供給パルス信号１６（第４図Ｆ）
に対する積分回路１７の時定数をカウンタ１４の
カウント数（第４図Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２）により切
り換えて、駆動回路１８を介して燃料制御弁１９
の開度を規制する燃料流量指令信号（第４図Ｈ）
の増加勾配を各起動動作毎に変化させるようにし
たものである。

ところで、起動動作を繰り返し行うことはそれ
自体燃料着火の確実性をを上げることになるが、
２回目、３回目の起動動作では同じことを繰り返
えさずに、そのつど起動時の燃料流量の上げ方を
変化させれば、異なつた状態で起動動作が行われ
るので、さらに確実な着火をはかることができ
る。

一方、前述のように、二軸型ガスタービンで
は、始動時の着火可能な空燃比範囲が狭いため、
始動時の燃料流量特性の設定はむずかしく、従来
は、所定量の燃料を始動時に急激に流すのではな
く、少ない量から徐々に増量してゆき、確実に空
燃比が前記着火可能範囲を横切るように設定して
いる。しかしながら空気流量はスタータの回転上
昇に比例して増加するので、この増加の仕方によ
つては実際には空燃比が着火可能範囲を横切る時
間が極めて短かつたり、この着火可能範囲を横切
らなかつたりする恐れがあり、着火の確率は低い
ものであつた。

ところが本実施例では、燃料流量の増量の仕方
を各起動動作毎に切り換えるので、空燃比が着火
可能範囲を着火に必要な時間よりも長い時間かか
つて横切る確率が増加し、したがつて従来に比べ
て確実な着火をはかることができる。

以上説明したように、本発明は起動に失敗した
場合には繰り返して起動動作を行うとともに繰り
返し起動動作毎に起動燃料の増加勾配を変化させ
るようにしたので、従来に比べて起動成功率を高
めることができる。したがつて、従来に比べて非
常時に発電機を確実にしかも可及的速やかに作動
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図はその作動を示すタイムチヤート、第３図
は実施例の要部を示すブロツク図、第４図はその
作動を示すタイムチヤートである。 １……起動指令装置、２……駆動回路、３……
自立検出装置、４……駆動回路、５，６……OR
ゲート、７……ANDゲート、８……インバータ、
９，１０……フリツプフロツプ、１１，１２……
タイマ、１３……単安定マルチバイブレータ、１
４……カウンタ、１５……警報装置、１６……燃
料供給パルス信号、１７……積分回路、１８……
駆動回路、１９……燃料制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 常用電源の停電時などに起動指令信号を発生
   する起動指令装置と、該起動指令信号によつて発
   電機の原動機のスタータとイグナイタを駆動する
   とともに、原動機に燃料を少ない量から徐々に増
   量して所定の燃料量まで達するように供給して起
   動動作を行う駆動装置と、原動機の自立運転状態
   を検出する自立検出装置と、起動動作開始から所
   定時間経過後に自立運転状態に移行していない場
   合に起動動作を停止する手段と、自立運転に移行
   しなかつた時起動動作停止から所定時間経過後に
   前記駆動装置を再起動し繰り返して起動動作を行
   うとともに該繰り返し起動動作毎に前記起動燃料
   の増加勾配を変化させる手段とを備えたことを特
   徴とする非常用発電機の制御装置。