JP2000220474A - Gas turbine start-up control method - Google Patents

Gas turbine start-up control method

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JP2000220474A
JP2000220474A JP2255199A JP2255199A JP2000220474A JP 2000220474 A JP2000220474 A JP 2000220474A JP 2255199 A JP2255199 A JP 2255199A JP 2255199 A JP2255199 A JP 2255199A JP 2000220474 A JP2000220474 A JP 2000220474A
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倉 弘 隆 熊
Kiyoshi Igawa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンに連結した発電機をスタータモ
ータとして駆動するガスタービンの起動制御において、
バッテリー電圧内で制御可能な上限回転数が低い高電圧
型発電機を用いた場合、燃焼器の燃焼不良域で着火する
ので着火判定が困難になるという問題点があった。 【解決手段】 タービン軸の回転数が着火回転数N1に
達したところで、その回転数をほぼ一定に維持すると共
に、ガスタービン1の燃焼器において点火および燃料供
給を開始して燃焼器出口の最低温度を検出し、燃焼器出
口の最低温度と燃焼中の出口温度を比較して着火判定を
行うことにより、高電圧型発電機の使用で燃焼器の燃焼
不良域で着火する場合でも、所定の温度上昇を確認する
ことで確実な着火判定を行えるようにした。
(57) [Summary] [PROBLEMS] In a start control of a gas turbine driving a generator connected to the gas turbine as a starter motor,
When a high-voltage generator having a low controllable upper limit rotation speed within the battery voltage is used, ignition occurs in a combustion failure region of the combustor, so that there is a problem that ignition determination becomes difficult. SOLUTION: When the rotation speed of a turbine shaft reaches an ignition rotation speed N1, the rotation speed is maintained substantially constant, and ignition and fuel supply are started in a combustor of the gas turbine 1 to make a minimum at a combustor outlet. By detecting the temperature and comparing the minimum temperature at the outlet of the combustor with the outlet temperature during combustion to determine ignition, even when ignition occurs in the combustion failure region of the combustor using a high-voltage generator, a predetermined By checking the temperature rise, it is possible to make a reliable ignition determination.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに連
結した発電機をスタータモータとして駆動して、ガスタ
ービンを起動するのに用いられるガスタービンの起動制
御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine start-up control method used for starting a gas turbine by driving a generator connected to the gas turbine as a starter motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンの起動制御装置としては、
例えば、図5に示すようなものが提案されている。図に
示すガスタービンの起動制御装置は、ガスタービン10
0に連結した発電機101をスタータモータとして駆動
するものであって、始動回転制御手段102によって発
電機101を駆動し、タービン軸の回転数が所定の着火
回転数に達したところでその回転数を維持し、ガスター
ビン100の燃焼器において点火を行うと共に、着火燃
料制御手段103で燃料流量を調整しながら、燃料供給
系104から燃焼器に燃料を供給する。そして、燃焼器
において温度センサ等により着火を確認したのち、始動
回転制御手段102によりタービン軸の加速を開始し、
タービン軸が所定の回転数まで加速されたところで起動
を終了し、発電機101を発電制御に切換える。
2. Description of the Related Art A starting control device for a gas turbine includes:
For example, the one shown in FIG. 5 has been proposed. The start control device for a gas turbine shown in FIG.
0 is driven as a starter motor, and the generator 101 is driven by the starting rotation control means 102, and when the rotation speed of the turbine shaft reaches a predetermined ignition rotation speed, the rotation speed is reduced. The fuel is supplied from the fuel supply system 104 to the combustor while maintaining and maintaining ignition in the combustor of the gas turbine 100 and adjusting the fuel flow rate by the ignition fuel control means 103. Then, after confirming ignition by a temperature sensor or the like in the combustor, acceleration of the turbine shaft is started by the starting rotation control means 102,
When the turbine shaft is accelerated to a predetermined number of revolutions, the startup is terminated, and the generator 101 is switched to power generation control.

【0003】上記のガスタービンの起動制御装置は、燃
料流量を調整する着火燃料制御手段103を備えたこと
により、良好な着火性を実現したものである。このよう
なガスタービンの起動制御装置は、例えば特開平6−2
64766号公報に記載されている。
[0003] The above-described start control apparatus for a gas turbine is provided with an ignition fuel control means 103 for adjusting a fuel flow rate, thereby realizing good ignitability. Such a start control device for a gas turbine is disclosed in, for example,
No. 64766.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
小型で高効率を特徴とした永久磁石式の発電機が増えつ
つあり、低コスト化を目的としたガスタービンの起動制
御装置においては、高い電圧との共用化、例えば100
Vと200Vの共用化を図った高電圧型発電機の採用が
考えられている。
However, in recent years,
The number of permanent magnet type generators that are small and have high efficiency is increasing, and in a gas turbine start-up control device for the purpose of cost reduction, sharing with a high voltage, for example, 100%
The adoption of a high-voltage generator for sharing V and 200V is being considered.

【0005】ところが、100Vと200Vを共用する
高電圧型発電機では、100V専用型発電機の約2倍の
電圧特性を有するが、同電圧(例えば24V)のバッテ
リーで駆動し得る回転域が100V専用型発電機の約半
分になる。このため、ガスタービンの起動制御装置に高
電圧型発電機を用いると、バッテリーの電圧内で制御可
能な上限回転数が低すぎることから、燃焼器の燃焼不良
域で着火することとなり、その結果、着火しているにも
かかわらず着火判定に必要な温度上昇が得られないの
で、着火判定が困難になるという問題点があり、このよ
うな問題点を解決することが課題であった。
However, a high-voltage generator sharing 100V and 200V has about twice the voltage characteristics of a 100V-dedicated generator, but has a 100V rotation range that can be driven by a battery of the same voltage (for example, 24V). It is about half of the dedicated generator. For this reason, if a high-voltage generator is used for the start control device of the gas turbine, the upper limit rotational speed that can be controlled within the voltage of the battery is too low, and ignition occurs in a combustion failure region of the combustor, and as a result, However, since the temperature rise required for the ignition determination cannot be obtained despite the ignition, there is a problem that the ignition determination becomes difficult, and it has been a problem to solve such a problem.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、ガスタービンの起動制御において、高電
圧型発電機を用いた場合でも着火判定を確実に行うこと
ができるガスタービンの起動制御方法を提供することを
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. In starting control of a gas turbine, a gas which can reliably determine ignition even when a high-voltage generator is used. An object of the present invention is to provide a method for controlling startup of a turbine.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるガスター
ビンの起動制御方法は、請求項1として、ガスタービン
に連結した発電機をスタータモータとして駆動して、ガ
スタービンの起動を行うに際し、タービン軸の回転数が
着火回転数に達したところで、その回転数をほぼ一定に
維持すると共に、燃焼器において点火および燃料供給を
開始して燃焼器出口の最低温度を検出し、燃焼器出口の
最低温度と燃焼中の出口温度を比較して着火判定を行う
構成とし、請求項2として、タービン軸の着火回転数を
維持した状態で所定の待機時間が経過したのち、タービ
ン軸の加速を開始する構成とし、請求項3として、燃焼
器出口の最低温度が基準値よりも高い場合に待機時間を
短く設定する構成とし、請求項4として、ガスタービン
に連結した発電機をスタータモータとして駆動して、ガ
スタービンの起動を行うに際し、タービン軸の回転数が
着火回転数に達したところで燃焼器において点火および
燃料供給を開始したのち、着火回転数の維持とタービン
軸の加速との切換えを短時間に繰り返し行う構成として
おり、上記の構成をもって従来の課題を解決するための
手段としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for controlling the start of a gas turbine, wherein a generator connected to the gas turbine is driven as a starter motor to start the gas turbine. When the rotation speed of the shaft reaches the ignition rotation speed, the rotation speed is maintained substantially constant, ignition and fuel supply are started in the combustor to detect the lowest temperature at the combustor outlet, and the lowest temperature at the combustor outlet is detected. The ignition is determined by comparing the temperature with the outlet temperature during combustion. According to a second aspect, the acceleration of the turbine shaft is started after a predetermined standby time has elapsed while maintaining the ignition rotation speed of the turbine shaft. According to a third aspect of the present invention, when the minimum temperature at the combustor outlet is higher than a reference value, the standby time is set shorter. As a fourth aspect, a generator connected to a gas turbine When the gas turbine is started by driving as a starter motor, ignition and fuel supply are started in the combustor when the rotation speed of the turbine shaft reaches the ignition rotation speed, and then the ignition rotation speed is maintained and the turbine shaft is accelerated. Is repeatedly performed in a short time, and the above configuration is used as means for solving the conventional problems.

【0008】[0008]

【発明の作用】本発明の請求項1に係わるガスタービン
の起動制御方法では、ガスタービンに連結した発電機を
スタータモータとして駆動して、ガスタービンの起動を
行うに際し、タービン軸の回転数が着火回転数に達した
ところで、その回転数をほぼ一定に維持し、燃焼器にお
いて点火および燃料供給を開始する。このとき、発電機
が例えば100Vと200Vを共用する高電圧型発電機
である場合、バッテリー電圧内で制御し得る上限回転数
が低いため、着火回転数も低くなる。その結果、燃焼器
の燃焼不良域で着火することとなり、正常な着火に比べ
て燃焼器出口の温度も低いものとなる。そこで、当該ガ
スタービンの起動制御方法では、燃焼器において点火お
よび燃料供給を開始したところで、燃焼器出口の最低温
度(初期温度)を検出し、その後、燃焼器出口の最低温
度と燃焼中の出口温度を比較して着火判定を行う。つま
り、着火開始後の所定の温度上昇を確認することによ
り、燃焼器の燃焼不良域での着火により燃焼器出口の温
度が低い場合であっても、その着火判定が確実なものと
なる。その後、タービン軸の始動加速を行い、所定の回
転数に達したところで起動を終了し、発電機を発電制御
に切換える。
In the gas turbine start-up control method according to the first aspect of the present invention, when starting the gas turbine by driving the generator connected to the gas turbine as a starter motor, the number of rotations of the turbine shaft is reduced. When the ignition speed is reached, the speed is maintained substantially constant, and ignition and fuel supply are started in the combustor. At this time, if the generator is, for example, a high-voltage generator sharing 100 V and 200 V, the ignition speed is also low because the upper limit speed that can be controlled within the battery voltage is low. As a result, ignition occurs in the combustion failure region of the combustor, and the temperature at the combustor outlet is lower than that in normal ignition. Therefore, in the start control method of the gas turbine, when ignition and fuel supply are started in the combustor, the lowest temperature (initial temperature) at the combustor outlet is detected, and then the lowest temperature at the combustor outlet and the outlet during combustion are detected. The ignition is determined by comparing the temperatures. That is, by confirming the predetermined temperature rise after the start of ignition, even if the temperature of the combustor outlet is low due to the ignition in the combustion failure region of the combustor, the ignition determination becomes reliable. Thereafter, the starting acceleration of the turbine shaft is performed, and when the rotation reaches a predetermined number of revolutions, the startup is terminated, and the generator is switched to the power generation control.

【0009】本発明の請求項2に係わるガスタービンの
起動制御方法では、タービン軸の回転が着火回転数に達
したところで、その着火回転数を所定の待機時間の間維
持する。つまり、着火回転数が低く、燃焼器の燃焼不良
域で着火している場合、着火直後にタービン軸の加速を
行うと火の吹き消えが生じることがある。そこで、所定
の待機時間を設けることによって火の吹き消えを防止す
る。また、待機時間が経過したのちにタービン軸の加速
を開始することにより、着火判定可能な温度上昇が発生
しやすくなる。
In the gas turbine startup control method according to a second aspect of the present invention, when the rotation of the turbine shaft reaches the ignition rotation speed, the ignition rotation speed is maintained for a predetermined standby time. That is, when the ignition speed is low and the combustion is performed in the combustion failure region of the combustor, if the turbine shaft is accelerated immediately after the ignition, the fire may blow out. Therefore, by providing a predetermined standby time, the blowout of fire is prevented. Further, by starting acceleration of the turbine shaft after the elapse of the standby time, a temperature rise at which ignition can be determined is likely to occur.

【0010】本発明の請求項3に係わるガスタービンの
起動制御方法では、バッテリー電圧内で制御し得る上限
回転数が低い高電圧型発電機を用いた場合、燃焼器の燃
焼不良域で着火することとなるが、燃焼器の初期温度が
高いほど火の吹き消えが発生しにくくなる傾向にあり、
また、低速の着火回転数で長時間燃焼を行うと、燃料噴
射弁の近傍にすすが堆積したり、部品の変形等の原因と
なる部分的なホットスポットが発生したりすることか
ら、燃焼器出口の最低温度が基準値よりも高い場合に待
機時間を短く設定することにより、火の吹き消えを防止
したうえで、低速の着火回転数での燃焼時間が短くな
る。
[0010] In the start control method for a gas turbine according to the third aspect of the present invention, when a high-voltage generator having a low upper limit rotational speed which can be controlled within the battery voltage is used, ignition occurs in a combustion failure region of the combustor. In other words, the higher the initial temperature of the combustor, the less likely it is for the fire to blow out,
In addition, if combustion is performed for a long time at a low ignition rotation speed, soot is deposited near the fuel injection valve, or a partial hot spot that causes deformation of parts is generated. By setting the standby time short when the minimum temperature at the outlet is higher than the reference value, the combustion time at a low ignition speed is shortened while preventing the blowout of fire.

【0011】本発明の請求項4に係わるガスタービンの
起動制御方法では、ガスタービンに連結した発電機をス
タータモータとして駆動して、ガスタービンの起動を行
うに際し、タービン軸の回転数が着火回転数に達したと
ころで燃焼器において点火および燃料供給を開始したの
ち、着火回転数の維持とタービン軸の加速との切換えを
短時間に繰り返し行うことにより、バッテリー電圧内で
制御し得る上限回転数が低い高電圧型発電機において、
タービン軸の回転数を低い着火回転数よりも着火に適し
た高い回転数域を確保し、これにより着火が良好に行わ
れることとなって着火判定も容易なものとなる。
[0011] In the gas turbine start-up control method according to a fourth aspect of the present invention, when the generator connected to the gas turbine is driven as a starter motor to start the gas turbine, the rotation speed of the turbine shaft is set to the ignition rotation. After the ignition and fuel supply are started in the combustor when the number reaches the limit, the upper limit rotational speed that can be controlled within the battery voltage can be controlled by repeatedly switching the maintenance of the ignition rotational speed and the acceleration of the turbine shaft in a short time. For low high voltage generators,
The rotation speed of the turbine shaft is secured to a higher rotation speed range suitable for ignition than the lower ignition rotation speed, whereby the ignition is performed favorably and the ignition determination becomes easy.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明の請求項1に係わるガスタービン
の起動制御方法によれば、ガスタービンに連結した発電
機をスタータモータとして駆動して、ガスタービンの起
動を行うに際し、燃焼器において点火および燃料供給を
開始したのち、燃焼器出口の最低温度と燃焼中の出口温
度を比較して所定の温度上昇を確認することから、バッ
テリー電圧内で制御し得る上限回転数つまり着火回転数
が低い高電圧型発電機を使用したことで、燃焼器の燃焼
不良域で着火する場合であっても、その着火判定を確実
に行うことができる。これにより、低コストの高電圧型
発電機を使用したガスタービンの起動制御装置を実現す
ると共に、ガスタービンの起動を円滑に行うことができ
る。
According to the start control method of the gas turbine according to the first aspect of the present invention, when the generator connected to the gas turbine is driven as a starter motor to start the gas turbine, ignition is performed in the combustor. After the fuel supply is started, the minimum temperature at the combustor outlet is compared with the outlet temperature during combustion to confirm a predetermined temperature rise.Therefore, the upper limit rotational speed that can be controlled within the battery voltage, that is, the ignition rotational speed is low. By using the high-voltage generator, the ignition can be reliably determined even when ignition occurs in the combustion failure region of the combustor. Thus, a start control device for a gas turbine using a low-cost high-voltage generator can be realized, and the gas turbine can be started smoothly.

【0013】本発明の請求項2に係わるガスタービンの
起動制御方法によれば、請求項1と同様の効果を得るこ
とができるうえに、タービン軸の着火回転数を所定の待
機時間の間維持することから、燃焼器の燃焼不良域で着
火している場合に火の吹き消えを防止することができ、
また、所定の待機時間が経過したのち、タービン軸の加
速を開始することにより、着火判定可能な温度上昇を発
生しやすくして、燃焼器出口の最低温度と燃焼中の出口
温度との比較による着火判定をより一層確実なものにす
ることができる。
[0013] According to the gas turbine startup control method of the second aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained, and the ignition speed of the turbine shaft is maintained for a predetermined standby time. It is possible to prevent the blowout of fire when igniting in the poor combustion area of the combustor,
In addition, by starting acceleration of the turbine shaft after a predetermined standby time has elapsed, it is easy to generate a rise in temperature at which ignition can be determined, and a comparison is made between the lowest temperature at the combustor outlet and the outlet temperature during combustion. The ignition determination can be made more reliable.

【0014】本発明の請求項3に係わるガスタービンの
起動制御方法によれば、請求項2と同様の効果を得るこ
とができるうえに、燃焼器出口の最低温度が基準値より
も高い場合に待機時間を短く設定することにより、とく
に、燃焼器の初期温度が高い場合において、燃焼器の燃
焼不良域で着火した際の火の吹き消えを防止することが
できると共に、すすの堆積やホットスポット等の不具合
が発生しやすい低速回転数域での燃焼時間を極力短くす
ることができる。
[0014] According to the gas turbine startup control method of the third aspect of the present invention, the same effect as in the second aspect can be obtained, and when the minimum temperature at the combustor outlet is higher than the reference value. By setting the standby time short, especially when the initial temperature of the combustor is high, it is possible to prevent the blowout of fire when ignited in the combustion failure area of the combustor, and to prevent soot accumulation and hot spots For example, the combustion time in the low-speed rotation range in which problems such as the above tend to occur can be shortened as much as possible.

【0015】本発明の請求項4に係わるガスタービンの
起動制御方法によれば、ガスタービンに連結した発電機
をスタータモータとして駆動して、ガスタービンの起動
を行うに際し、タービン軸の回転数が着火回転数に達し
たところで、燃焼器において点火および燃料供給を開始
したのち、着火回転数の維持とタービン軸の加速との切
換えを短時間に繰り返し行うことにより、バッテリー電
圧内で制御し得る上限回転数が低い高電圧型発電機を用
いた場合であっても、タービン軸の回転数を着火に適し
た高い回転数域にして、燃焼器における着火を良好に行
うことができ、これにより着火判定をも容易にして、ガ
スタービンの円滑な起動を行うことができる。
According to the method for controlling the start of a gas turbine according to a fourth aspect of the present invention, when the generator connected to the gas turbine is driven as a starter motor to start the gas turbine, the rotation speed of the turbine shaft is reduced. When the ignition speed is reached, the ignition and fuel supply are started in the combustor, and then the switching between the maintenance of the ignition speed and the acceleration of the turbine shaft is repeatedly performed in a short time, whereby the upper limit that can be controlled within the battery voltage is obtained. Even when a high-voltage generator with a low rotation speed is used, the combustion speed in the combustor can be satisfactorily set by setting the rotation speed of the turbine shaft to a high rotation speed range suitable for ignition. The determination can be facilitated, and the gas turbine can be started smoothly.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、本発明に係わるガスタービンの起動
制御方法が適用されるガスタービンの起動制御装置を説
明するブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram for explaining a gas turbine start control apparatus to which a gas turbine start control method according to the present invention is applied.

【0017】ガスタービンの起動制御装置は、ガスター
ビン1のタービン軸に連結した発電機2をスタータモー
タとして駆動するものであって、発電機2の始動回転を
制御する始動回転制御手段3と、始動回転制御手段3か
らの指令により燃料流量の制御を行う着火燃料制御手段
4と、ガスタービン1における燃焼器の燃料噴射弁に通
じる燃料供給系5を備えている。
The start control device for the gas turbine drives the generator 2 connected to the turbine shaft of the gas turbine 1 as a starter motor, and includes a start rotation control means 3 for controlling the start rotation of the generator 2; An ignition fuel control means 4 for controlling a fuel flow rate in accordance with a command from the start rotation control means 3 and a fuel supply system 5 communicating with a fuel injector of a combustor in the gas turbine 1 are provided.

【0018】発電機2は、小型で且つ高効率な永久磁石
式であって、さらに低コスト化を図るために、例えば1
00Vと200Vを共用化した高電圧型発電機である。
このため、発電機2は、回転数にほぼ比例して電圧の立
上がりを生じる特性を有するが、例えば100V専用型
の発電機に比べて同じ電圧での制御可能な上限回転数が
約半分であり、着火回転数が低いものとなっている。ま
た、発電機2は、バッテリー電圧(例えば24V)内で
制御可能な範囲において所定の着火回転数を設定する第
1のモードと、電力一定で始動加速を行う第2のモード
(回転数は成り行き)とを備えている。
The generator 2 is a small-sized and highly efficient permanent magnet type.
This is a high-voltage generator that shares 00V and 200V.
For this reason, the generator 2 has a characteristic that the voltage rises almost in proportion to the number of revolutions, but the controllable upper limit number of revolutions at the same voltage is about half compared to, for example, a 100 V-only type generator. , The ignition speed is low. Further, the generator 2 has a first mode in which a predetermined ignition speed is set within a controllable range within a battery voltage (for example, 24 V), and a second mode in which starting acceleration is performed with constant electric power (the rotation speed depends on the rotation speed). ).

【0019】始動回転制御手段3は、発電機2に対して
スタータ駆動モードと発電制御モードとを切換える機能
を有すると共に、スタータ駆動モードにおいては、図示
しないバッテリーからの電源供給により発電機2を駆動
し、このとき、タービン軸の回転数を所定の着火回転数
で維持する場合には、第1のモードすなわち回転数制御
手段6を介してバッテリー電圧内で発電機2を駆動し、
タービン軸を始動加速する場合には、第2のモードすな
わち電力一定加速手段7を介して発電機2を駆動するよ
うになっている。
The start rotation control means 3 has a function of switching the generator 2 between a starter drive mode and a power generation control mode, and in the starter drive mode, drives the generator 2 by supplying power from a battery (not shown). However, at this time, when the rotation speed of the turbine shaft is maintained at the predetermined ignition rotation speed, the generator 2 is driven within the battery voltage via the first mode, that is, the rotation speed control means 6,
When starting and accelerating the turbine shaft, the generator 2 is driven via the second mode, that is, the constant electric power accelerating means 7.

【0020】そして、当該ガスタービンの起動制御装置
は、ガスタービン1における燃焼器の出口温度(ガス温
度)を検出する温度検出手段8を備えている。この温度
検出手段8は、着火後の最低温度(初期温度)を検出す
る最低温度検出手段9と、最低温度検出手段9から入力
した最低温度と燃焼中の燃焼器の出口温度とを比較する
着火判定手段10を備えている。着火判定手段10は、
所定の着火判定温度ΔTを設定し、燃焼中の出口温度が
最低温度よりも着火判定温度ΔTの分上昇しているか否
かを判定し、上昇を確認した場合に着火しているものと
して、着火判定を始動回転制御手段3に入力する。
The start control device for the gas turbine includes a temperature detecting means 8 for detecting the outlet temperature (gas temperature) of the combustor in the gas turbine 1. The temperature detecting means 8 detects the lowest temperature (initial temperature) after ignition, and compares the minimum temperature input from the lowest temperature detecting means 9 with the outlet temperature of the combustor during combustion. A determination unit 10 is provided. The ignition determination means 10
A predetermined ignition determination temperature ΔT is set, and it is determined whether the outlet temperature during combustion is higher than the minimum temperature by the ignition determination temperature ΔT or not. The judgment is input to the starting rotation control means 3.

【0021】また、始動回転制御手段3は、タービン軸
の回転数が着火回転数に達したのちに、その回転数を維
持する所定の待機時間Thを設定する機能を有し、最低
温度検出手段9で検出した最低温度が予め定めた基準値
よりも高い場合には、待機時間Thを短く設定し直す機
能を有している。なお、最低温度が基準値よりも低い場
合に待機時間Thを長くする機能を付加することも可能
である。
The starting rotation control means 3 has a function of setting a predetermined standby time Th for maintaining the rotation speed after the rotation speed of the turbine shaft reaches the ignition rotation speed. If the lowest temperature detected in step 9 is higher than a predetermined reference value, the standby time Th is set to be shorter. In addition, it is also possible to add a function of extending the standby time Th when the minimum temperature is lower than the reference value.

【0022】上記の構成を備えたガスタービンの起動制
御装置において、その起動制御は図2に示すフローチャ
ートに従って行われる。
In the start control apparatus for a gas turbine having the above configuration, the start control is performed according to a flowchart shown in FIG.

【0023】すなわち、ステップS1において始動回転
制御手段3の起動スイッチをオンにし、ステップS2に
おいて始動回転制御手段3をスタータ駆動モードにする
と、第1のモードである回転数制御手段6を介して発電
機2が駆動されると共に、ガスタービン1のタービン軸
が回転を開始する。そして、ステップS3においてター
ビン軸の回転を所定の着火回転数N1にしたところで、
ステップS4において燃焼器の点火装置をオンにし、さ
らに、ステップS5において燃料供給系5から燃焼器に
対する燃料供給を開始する。
That is, when the start switch of the start rotation control means 3 is turned on in step S1 and the start rotation control means 3 is set in the starter drive mode in step S2, the electric power is generated via the rotation speed control means 6 which is the first mode. The machine 2 is driven, and the turbine shaft of the gas turbine 1 starts rotating. Then, when the rotation of the turbine shaft is set to the predetermined ignition rotation speed N1 in step S3,
In step S4, the ignition device of the combustor is turned on, and further, in step S5, fuel supply from the fuel supply system 5 to the combustor is started.

【0024】このとき、ガスタービンの起動制御方法で
は、図3に示すように、タービン軸の回転が着火回転数
N1に達したところでその回転数を維持し、ステップS
6において最低温度検出手段9により燃焼器出口の最低
温度を検出し、ステップS7において待機時間Thの計
測を開始する。着火回転数N1の維持は待機時間Thの
間行われる。
At this time, in the startup control method of the gas turbine, as shown in FIG. 3, when the rotation of the turbine shaft reaches the ignition rotation speed N1, the rotation speed is maintained, and step S
In 6, the lowest temperature detecting means 9 detects the lowest temperature at the combustor outlet, and in step S7, measurement of the standby time Th is started. The ignition speed N1 is maintained during the standby time Th.

【0025】ここで、図1に示すガスタービンの起動制
御装置では、高電圧型の発電機2を使用しているので、
バッテリー電圧内で制御可能な上限回転数が低く、これ
により着火回転数N1も低いものとなり、その結果、燃
焼器の燃焼不良域で着火するので、正常な着火に比べて
燃焼器出口の温度も低いものとなっている。また、燃焼
器の燃焼不良域で着火することから、着火直後にタービ
ン軸の加速を行うと火の吹き消えが生じることがある。
Here, since the gas turbine start-up control device shown in FIG. 1 uses the high-voltage type generator 2,
The upper limit rotational speed that can be controlled within the battery voltage is low, and the ignition rotational speed N1 is also low. As a result, ignition occurs in the combustion failure region of the combustor, so that the temperature of the combustor outlet is lower than that of normal ignition. It is low. In addition, since ignition occurs in the combustion failure region of the combustor, if the turbine shaft is accelerated immediately after ignition, fire may be blown out.

【0026】そこで、ガスタービンの起動制御方法で
は、着火回転数N1を維持する待機時間Thを設定する
ことにより、火の拭き消えを防止している。そして、ス
テップS8において燃焼器出口の最低温度と燃焼中の現
在の出口温度を比較し、現在の出口温度が最低温度より
も着火判定温度ΔTの分上昇していないと判定した場合
(No)には、ステップS9において待機時間Th内で
あるか否かを判定し、待機時間Th内であると判定した
場合(Yes)にはステップS8に戻る。また、ステッ
プS9において待機時間Thを経過したと判断した場合
(No)には、ステップS10において回転数制御手段
6による第1のモードの制御から電力一定加速手段7に
よる第2のモードの制御に切換え、電力一定加速手段7
を介して電力一定でのタービン軸の加速を開始し、ステ
ップS8に戻る。
Therefore, in the start control method of the gas turbine, the wiping of fire is prevented by setting the standby time Th for maintaining the ignition rotation speed N1. Then, in step S8, the minimum temperature at the combustor outlet is compared with the current outlet temperature during combustion, and when it is determined that the current outlet temperature is not higher than the minimum temperature by the ignition determination temperature ΔT (No). Determines in step S9 whether or not it is within the standby time Th, and if it is determined that it is within the standby time Th (Yes), the process returns to step S8. If it is determined in step S9 that the standby time Th has elapsed (No), the control proceeds from step S10 to the control of the first mode by the rotation speed control means 6 in the second mode by the constant power acceleration means 7 in step S10. Switching, constant power acceleration means 7
, The acceleration of the turbine shaft at a constant power is started, and the process returns to step S8.

【0027】ステップS8において、現在の出口温度が
最低温度よりも着火判定温度ΔTの分上昇したと判定し
た場合(Yes)には、ステップS11において、着火
判定後の始動加速を行い、タービン軸が所定の回転数ま
で加速されたところで起動を終了し、発電機2を発電制
御モードに切換える。
If it is determined in step S8 that the current outlet temperature has risen from the minimum temperature by the ignition determination temperature ΔT (Yes), in step S11, the starting acceleration after the ignition determination is performed, and the turbine shaft is turned off. When the engine is accelerated to a predetermined number of revolutions, the startup is terminated, and the generator 2 is switched to the power generation control mode.

【0028】このようにして、上記ガスタービンの起動
制御では、着火開始後の所定の温度上昇を確認すること
により、燃焼器の燃焼不良域での着火により燃焼器出口
の温度が低い場合であっても、着火判定が確実なものと
なり、ガスタービン1の起動が円滑に行われる。また、
所定の待機時間Thが経過したのちにタービン軸の加速
を開始することにより、火の拭き消えが防止されるうえ
に、着火判定可能な温度上昇が発生しやすくなり、着火
判定がより確実なものとなる。したがって、通常の場
合、着火判定(着火確認)は、図3に示す如くタービン
軸の加速後に行われる。
As described above, in the start control of the gas turbine, by confirming a predetermined temperature rise after the start of ignition, the temperature at the combustor outlet is low due to ignition in the combustion failure region of the combustor. However, the ignition determination is reliable, and the startup of the gas turbine 1 is performed smoothly. Also,
By starting the acceleration of the turbine shaft after the predetermined standby time Th has elapsed, the wiping of the fire is prevented, and the temperature rise at which ignition can be determined is more likely to occur, so that the ignition determination is more reliable. Becomes Therefore, in the normal case, the ignition determination (ignition confirmation) is performed after the acceleration of the turbine shaft as shown in FIG.

【0029】さらに、このガスタービンの起動制御装置
では、燃焼器の初期温度が高いほど火の吹き消えが発生
しにくくなる傾向にある。そこで、ステップS6におい
て最低温度を検出した際に、その最低温度が基準値より
も高い場合には、ステップS7において待機時間Thを
短く設定する。つまり、低速の着火回転数で長時間燃焼
を行うと、燃料噴射弁の近傍にすすが堆積したり、部品
の変形等の原因となる部分的なホットスポットが発生し
たりするので、最低温度が高い場合には、図3に示す如
く短い待機時間Th´を設定することにより、火の拭き
消え防止の機能を得たうえで、低速での燃焼時間を短く
している。なお、起動時にガスタービン1の燃焼器の温
度が高い場合、タービン軸を回転させると、回転数の上
昇に伴って空気流入量が増加し、これにより燃焼器の温
度が下がることがあるので、その低下分をキャンセルす
る制御も行われる。
Furthermore, in this start control device for a gas turbine, the higher the initial temperature of the combustor, the less likely it is for the blowout of fire to occur. Therefore, when the lowest temperature is detected in step S6 and the lowest temperature is higher than the reference value, the standby time Th is set short in step S7. In other words, if combustion is performed for a long time at a low ignition speed, soot is deposited in the vicinity of the fuel injection valve, or a partial hot spot that causes deformation of parts is generated. If it is high, a short standby time Th 'is set as shown in FIG. 3 to obtain the function of preventing extinction of fire and shorten the combustion time at low speed. In addition, when the temperature of the combustor of the gas turbine 1 is high at the time of startup, when the turbine shaft is rotated, the amount of air flowing in increases with the increase in the number of revolutions, which may lower the temperature of the combustor. Control for canceling the decrease is also performed.

【0030】図4は、本発明に係わるガスタービンの起
動制御方法の他の実施例を説明する図である。なお、起
動制御装置は、図1に示すものを用いることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the gas turbine startup control method according to the present invention. The activation control device shown in FIG. 1 can be used.

【0031】このガスタービンの起動制御方法では、ガ
スタービン1に連結した発電機2をスタータモータとし
て駆動して、ガスタービン1の起動を行うに際し、ター
ビン軸の回転数が着火回転数に達したところで燃焼器に
おいて点火および燃料供給を開始したのち、着火回転数
の維持とタービン軸の加速との切換えを短時間に繰り返
し行う。つまり、回転数制御手段6を介した第1のモー
ドの制御と、電力一定加速手段7を介した第2のモード
の制御との切換えを短時間に繰り返し行う。
In this method for controlling the start of the gas turbine, the generator 2 connected to the gas turbine 1 is driven as a starter motor, and when the gas turbine 1 is started, the rotation speed of the turbine shaft reaches the ignition rotation speed. After the start of ignition and fuel supply in the combustor, the switching between the maintenance of the ignition speed and the acceleration of the turbine shaft is repeated in a short time. That is, switching between the control in the first mode via the rotation speed control means 6 and the control in the second mode via the constant power acceleration means 7 is repeatedly performed in a short time.

【0032】これにより、バッテリー電圧内で制御し得
る上限回転数が低い高電圧型発電機2を用いたガスター
ビンの起動制御において、第1および第2のモードの繰
り返しとともにタービン軸の回転数が増減を繰り返し、
タービン軸の回転数N2が低い着火回転数よりも着火に
適した高い回転数域となり、着火が良好に行われること
となる。したがって、先の実施例のように、燃焼器出口
の最低温度と現在の出口温度との比較により温度上昇を
確認し、着火判定を行うことも容易であるし、温度上昇
の検出を行わない温度センサ等の温度検出手段による着
火判定も行い得るものとなる。
Thus, in the start-up control of the gas turbine using the high-voltage generator 2 having a low upper limit rotational speed which can be controlled within the battery voltage, the rotational speed of the turbine shaft is increased along with the repetition of the first and second modes. Repeat increasing and decreasing,
The rotation speed N2 of the turbine shaft becomes a higher rotation speed range suitable for ignition than the lower ignition rotation speed, and the ignition is performed satisfactorily. Therefore, as in the previous embodiment, the temperature rise is confirmed by comparing the lowest temperature of the combustor outlet with the current outlet temperature, it is easy to make an ignition determination, and the temperature at which the temperature rise is not detected is determined. The ignition determination by the temperature detecting means such as a sensor can also be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるガスタービンの起動制御方法が
適用される起動制御装置の一例を説明するブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a start-up control device to which a start-up control method for a gas turbine according to the present invention is applied.

【図2】ガスタービンの起動制御過程を説明するフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a start control process of the gas turbine.

【図3】ガスタービンの起動制御における時間とタービ
ン軸の回転数との関係を説明するグラフである。
FIG. 3 is a graph illustrating a relationship between a time and a rotation speed of a turbine shaft in startup control of a gas turbine.

【図4】本発明に係わるガスタービンの起動制御方法の
他の実施例における時間とタービン軸の回転数との関係
を説明するグラフである。
FIG. 4 is a graph illustrating a relationship between time and a rotation speed of a turbine shaft in another embodiment of the gas turbine startup control method according to the present invention.

【図5】従来のガスタービンの起動制御装置を説明する
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a conventional startup control device for a gas turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガスタービン 2 発電機 1 gas turbine 2 generator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービンに連結した発電機をスター
タモータとして駆動して、ガスタービンの起動を行うに
際し、タービン軸の回転数が着火回転数に達したところ
で、その回転数をほぼ一定に維持すると共に、燃焼器に
おいて点火および燃料供給を開始して燃焼器出口の最低
温度を検出し、燃焼器出口の最低温度と燃焼中の出口温
度を比較して着火判定を行うことを特徴とするガスター
ビンの起動制御方法。
When starting the gas turbine by driving a generator connected to the gas turbine as a starter motor, when the rotation speed of the turbine shaft reaches an ignition rotation speed, the rotation speed is maintained substantially constant. And starting ignition and fuel supply in the combustor to detect the lowest temperature at the combustor outlet, and comparing the lowest temperature at the combustor outlet with the outlet temperature during combustion to determine ignition. Startup control method for turbine.
【請求項2】 タービン軸の着火回転数を維持した状態
で所定の待機時間が経過したのち、タービン軸の加速を
開始することを特徴とする請求項1に記載のガスタービ
ンの起動制御方法。
2. The start control method for a gas turbine according to claim 1, wherein the acceleration of the turbine shaft is started after a predetermined standby time has elapsed while maintaining the ignition rotation speed of the turbine shaft.
【請求項3】 燃焼器出口の最低温度が基準値よりも高
い場合に待機時間を短く設定することを特徴とする請求
項2に記載のガスタービンの起動制御方法。
3. The method according to claim 2, wherein the standby time is set shorter when the minimum temperature at the combustor outlet is higher than a reference value.
【請求項4】 ガスタービンに連結した発電機をスター
タモータとして駆動して、ガスタービンの起動を行うに
際し、タービン軸の回転数が着火回転数に達したところ
で燃焼器において点火および燃料供給を開始したのち、
着火回転数の維持とタービン軸の加速との切換えを短時
間に繰り返し行うことを特徴とするガスタービンの起動
制御方法。
4. When starting the gas turbine by driving a generator connected to the gas turbine as a starter motor, ignition and fuel supply are started in the combustor when the rotation speed of the turbine shaft reaches the ignition rotation speed. After doing
A startup control method for a gas turbine, wherein the switching between the maintenance of the ignition speed and the acceleration of the turbine shaft is repeatedly performed in a short time.
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