JPH01193036A - ガスタービンエンジンの回転速度制御装置 - Google Patents

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、ガスタービンエンジンの回転制御装置に関し
、とくに回転速度検出センサの故障によりエンジンの回
転数が異常に高回転になるのを防止する制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

コンプレッサタービンとパワータービンとを有する２軸
型ガスタービンエンジンの回転速度制御装置の一例とし
て、実開昭６０−８１２３６号公報が知られている。こ
の回転速度制御装置においては、ガスタービンエンジン
が所定の運転状態にあると判定された時は、補機装置の
負荷の変化に見合ったパワータ、−ビンの目標回転速度
を設定し、このパワータービンの実回転速度が目標回転
速度に一致するようにコンプレッサタービンの目標回転
速度を補正するようにしたものである。

第４図および第５図は、従来のガスタービンニシジンの
回転速度制御装置の一例を示している。

図に示すように、コンプレッサ１はコンプレッサタービ
ン２と同軸であり、パワータービン３は負荷１）に接続
されている。大気はコンプレッサｌで吸入圧縮され、熱
交換器４を通って燃焼器５に至るようになっている。燃
料ポンプ８によって圧送される燃料は、燃料調整弁駆動
機構７により制御される燃料調整弁６を介して燃焼器５
に供給され、この燃焼器５において前述の空気と混合さ
れ、燃焼するようになっている。燃焼器５で発生する燃
焼ガスは、コンプレッサタービン２に入り、バリアプル
ノズル９を介してパワータービン３で仕事をし、熱交換
器４を通って排気として排出される。

このシステムを制御する装置は、図に示すように、燃料
およびバリアプルノズル制御装置を包含するもので、各
回転速度検出センサ１３．１４によって検出されるエン
ジンからの回転速度信号（Ｎ、。

ｒ’＋ｚ）、各温度センサ１５．１６．１７．１Ｂから
出力される温度信号（Ｔ　ｏ、　Ｔ　ｘ、　Ｔ　ｓ、ｓ
、Ｔｉ）、圧力センサ１９から出力される圧力信号（Ｐ
、）を制御信号演算回路２１の入力とし、且つアクセル
ペダル１２の出力をも制御信号演算回路２１の人力とし
ている。この制御信号演算回路２１の燃料流量指令信号
Ｇｆはドライバ回路２３を介し、燃料調整弁駆動機構７
に送られる。また、この制御信号演算回路２１の出力で
あるバリアプルノズル開度指令信号α３は、ドライバ回
路２４を介し、バリアプルノズル駆動機構ｌＯへ送られ
る。

第５図に示す制御回路は、車両用ガスタービンエンジン
用としての機能が具備されている。つまり、ガスタービ
ンエンジンを車両用として用いる場合はアクセルペダル
の踏込量に応じてエンジン出力が可変でなければならな
い、第４図に示した２軸式ガスタービンエンジンの出力
は、コンプレッサタービン２の回転速度に大きく依存す
る特性を示すので、その制御装置では、アクセルペダル
の踏込量でコンプレッサタービン２の目標回転速度を決
定し、それに実際のコンプレッサタービン軸の回転速度
を効果的に追従させるように、燃料の増減の制御が行な
われる。つまり、エンジンを制御する上で、エンジンの
回転速度、特にコンプレフサタービンの回転速度は重要
な要素を占めている。

通常ガスタービンエンジンは、連続回転であること、回
転速度がピストンエンジンに比べると高速で周波数も高
いことなどから、エンジン回転速度検出センサとしては
電磁ピックアップが多く用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、たとえば、エンジン回転速度を検知する
ための電磁ピンクアップが故障したりすると、通常、ア
クセルペダルの踏込量等で定まる目標のエンジン回転速
度に対し、見かけ上のエンジン回転速度信号が大きく低
下し外れることになる。その際、制御系においては次の
ような問題が生じる。

すなわち、目標の回転速度に対して見かけ上の回転速度
信号が低下していくので、回転速度を目標値に引きもど
すために燃料の増加が行なわれ、それに伴い実際のエン
ジン回転速度が異常に高回転となり、エンジンが破損し
てしまうおそれがある。

本発明は、上記の問題に着目し、回転速度検出センサが
故障した場合でもエンジン回転速度が異常に高くなるの
を防止し、エンジンを破損から確実に保護することので
きる制御ｎ装置を提供することを目的とする。

（１！１）１を解決するための手段〕 この目的に沿う本発明のガスタービンエンジンの回転速
度制御装置は、燃焼器で発生する燃焼ガスにより回転駆
動されるコンプレッサタービンの回転速度を検出する回
転速度検出センサと、該回転速度検出センサからの回転
速度信号の変化から前記回転速度検出センサの故障を判
断する故障検出手段と、故障と判断されたとき前記燃焼
器への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段とを具備
したものから成る。

〔作用〕

このように構成されたガスタービンエンジンの回転速度
制御装置においては、エンジン運転中にエンジンの回転
速度を検出する回転速度検出センサが故障すると、エン
ジンの回転速度に応じて常時出力されている出力信号の
レベルが急激に低下するので、この場合は、回転速度検
出センサが故障であると判断され、燃焼器への燃料供給
が自動的に停止され、エンジンの破損が未然に防止され
る。

〔実施例〕

以下に、本発明に係るガスタービンエンジンの回転速度
制御装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する
。

第１図および第２図は、本発明の一実施例を示している
０本発明は、従来技術で示した第４図および第５図の装
置に新たに燃料調整弁を制御する＠御機能を付加したも
ので、基本的な構成は第４図および第５図に準じる。し
たがって、本発明の説明も、第４図および第５図に基づ
いて説明する。

第１図は、ガスタービンエンジンの回転速度制御装置を
示しており、コンプレッサタービン２の軸の回転速度信
号Ｎ１は、回転速度検出センサとしての電磁ピンクアッ
プ１３によって検出されるようになっている。この回転
速度信号Ｎ、は、周知のようにエンジンの回転速度を周
波数として取り込むので制御に用いる上で、電圧信号に
変換するためにＦ−Ｖ変換器２５が設けである。Ｆ−Ｖ
変換器２５は、記憶手段としてのサンプル／ホールド回
路２６に接続されている。Ｆ−Ｖ変換器２５は、パルス
発振器２７から周期的に発生する０Ｎ−ＯＦＦパルスに
より回転速度信号としての出力電圧Ｖの値を検出しメモ
リーする役目をする０本実施例では、パルス発１ｉ１）
２７の出力パルスがＯＮ（Ｈｉｇｈレベル）の時にＦ−
Ｖ変換器２５の出力電圧Ｖとサンプル／ホールド回路２
６の出力電圧が等しくなり、又、パルス発振器２７の出
力パルスが０ＦＦ（Ｌ。

Ｗレベル）となった時その時点の出力電圧Ｖが出力電圧
Ｖ′として、次の出力パルスがＯＮ（Ｈｉｇｈレベル）
となるまで保持、出力されるようになっている。この出
力電圧Ｖと出力電圧Ｖ′の関係を横軸に時間を取り示し
たものが第３図に示したものである。なお、第２図に示
すように、パルス゛発振器の周期Ｔは、エンジンの特性
より決まり、本実施例では１００ｓｓｅｃ程度の時間設
定となっている。

Ｆ−Ｖ変換器２５は、抵抗Ｒ１を介して演算手段として
の演算増幅器２８のマイナス入力端子に接続されている
。演算増幅器２８のマイナス入力端子と演算増幅器２８
の出力側は、・抵抗Ｒ２を介して接続されている。サン
プル／ホールド回路２６の出力側は、抵抗Ｒ１を介して
演算増幅器２８のプラス入力端子に接続されている。ま
た、この演算増幅器２８のプラス入力端子は、抵抗Ｒ４
を介してアースされている。つまり、本実施例では、Ｆ
−Ｖ変換器２５の出力電圧Ｖとサンプル／ホールド回路
２６の出力電圧Ｖ′の電位差を演算増幅器２８の演算に
より求め、その結果を出力電圧ΔＶとして出力している
。ここで用いている演算増幅器２８は、抵抗をＲ８”Ｒ
ｔ　−Ｒｘ　＝Ｒ４としているので、その出力電圧はΔ
Ｖ−Ｖ　’　−Ｖとなるのは周知の通りである。

演算増幅器２８は、燃料供給停止手段３２に接続されて
いる。燃料供給停止手段３２は、大別すると電圧比較器
２９とフリップフロップ回路３０とから構成されている
。電圧比較器２９のプラス入力端子は、抵抗Ｒ３を介し
て前記演算増幅器２８の出力側゛と接続されており、電
圧比較器２９のマイナス入力端子は抵抗Ｒ＆を介して可
変抵抗２９ａと接続されている。すなわち、ここでは電
圧比較器２９のプラス入力端子に演算増幅器２８からの
出力電圧ΔＶが印加されるようになっており、更にマイ
ナス入力端子には基準電圧を設定するための可変抵抗器
２９ａの０出力Ｖｓｅｔが印加されるようになっている
。ここで基準電圧Ｖｓｅｔ信号は、エンジンの正常運転
時におけるパルス発振器２７の出力パルスの周期Ｔ内の
回転速度の変化量の最大値を考慮して決定さ糺る。つま
り、正常時のエンジン作動状態ではあり得ない回転速度
の変化幅に相当する信号が予め設定されている。

電圧比較器２９の出力側は、抵抗Ｒ，を介してフリップ
フロップ回路３０のセット入力端子Ｓに接続されている
。フリップフロップ回路３０の出力端子は、上述した制
御回路２０に接続されており、他の端子り、Ｃは、共に
アースされている。そして、フリップフロップ回路３０
のリセット端子Ｒは、制御回路２０のリセット回路３１
に接続されている。ここでは、エンジン運転前に制御系
の電源を投入した時のみリセット回路３１が作動し、フ
リップフロップ３０がリセットされるようになっている
。また、フリップフロップの作動は、制御系の電源が投
入された直後にリセット回路３１の作動により出力端子
から出力される出力信号ＱがＬｏｗレベルの状態にリセ
ットされる。その後は電圧比較器２９の出力がＨｉｇｈ
レベル状態にならない限り、出力信号Ｑ　ハＬ　ｏ　ｗ
レベルの状態を維持する。ここでフリップフロップ回路
３０の出力信号ＱがＨｉｇｈレベルの状態になる条件は
、先に述べた電圧比較器ｆ２９の出力がＨｉｇｈレベル
となった時である。フリップフロップ回路３０は周知の
ように、−度セット入力端子にＨｉｇｈレベルの信号が
印加され、出力信号ＱがＨｉｇｈレベルの状態になると
、リセット入力端子にＨｉｇｈレベルの信号が入力され
るまで出力信号Ｑはその状態を維持する。

エンジン回転速度信号Ｎ１が電磁ピックアップの故障等
、何らかの原因で喪失すると、前記出力電圧Δ■が基準
電圧Ｖｓｅｔを上まわるので、電圧比較器２９及びフリ
ップフロップ回路３ｏの作動により、フリップフロップ
回路３０の出力信号ＱがＨｉｇｈレベルとなる。その後
は出力電圧ΔＶが基準電圧Ｖｓｅｔを下まわることにな
ってもフリップフロップ回路３０の出力信号ＱはＨｉｇ
ｈレベルの状態を維持することになる。そして、このフ
リップフロップ回路３０の出力信号Ｑを燃料停止信号と
して、制御回路２０へ送るようになっている。

制御回路２０は燃焼器５に供給する燃料及びバリアプル
ノズルの開度を制御する回路であり、ここではフリップ
フロップ回路３０の出力信号である燃料停止信号ＱがＬ
ｏｗレベルの時は従来通りの燃料制御を実施し、燃料停
止信号ＱがＨｉｇｈレベルの時は燃料を停止する回路構
成となっている。

つぎに、上述のガスタービンエンジンの回転速度制御装
置における作用について説明する。

この回転速度制御装置においては、たとえば、エンジン
運転中に回転速度信号を検出する回転速度検出センサと
しての電磁ピックアップが故障した場合は、エンジンの
回転速度に応じて常時出力されているＦ−Ｖ変換器２５
からの出力電圧Ｖが急激に低下するので、この出力電圧
■とサンプル／ホールド回路２６から出力される出力電
圧Ｖ′との電位差ΔＶが正常運転時よりも大きな値を示
す。

そのため、この電位差（出力電圧）ΔＶが予め設定され
た電圧比較器２９のマイナス側入力信号であるＶｓｅｔ
信号よりも大となり、電圧比較器２９の出力がＯＮ（Ｈ
ｉｇｈレベル）状態となる。

すなわち、正常時のエンジン作動状態ではあり得ない回
転速度の変化幅に相当する電位差ΔＶが発生した場合は
、電磁ピックアップ１３の故障と判断し、故障発生信号
であるＨｉｇｈレベルの出力信号が電圧比較器２９から
フリップフロップ回路３゜に入力される。これにより、
フリップフロップ回路３０から出力信号Ｑが燃料停止信
号として出力され、制御回路２０を介して燃料調整弁駆
動機構７が作動される。そして、この燃料調整弁駆動機
構７の作動によって燃料調整弁６が遮断され、燃焼器５
への燃料の供給が停止される。すなわち、燃焼ガスの生
成が中止され、コンプレッサタービン２の回転が停止さ
れる。

したがって、エンジン運転中に電磁ピックアップが故障
しても、コンプレッサタービン２の回転数が異常に上昇
することはなくなり、エンジンを破損から確実に保護す
ることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のガスタービンエンジンの
回転速度制御装置によるときは、回転速度検出センサあ
故障と判断すると、燃焼器への燃料の供給を停止するよ
うにしたので、コンプレッサタービンの回転速度が異常
に高くなることは防止され、ガスタービンエンジンを破
損から確実に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るガスタービンエンジン
の回転速度制御装置における制御図、第２図は第１図の
装置のパルス発振器から出力される出力パルスの波形図
、 第３図は第１図の装置におけるＦ−Ｖ変換器から出力さ
れる出力電圧とサンプル／ホールド回路から出力される
出力電圧との関係を示す関係図、第４図は従来のガスタ
ービンエンジンにおける回転速度制御装置の全体構成図
、 第５図は第４図の装置における燃料調整弁制御およびバ
リアプルノズル開度制御の電気回路図、である。 ２・・・・・・コンブレッサタービン ５・・・・・・燃焼器 １３・・・・・・エンジン回転速度検出センサ（電磁ピ
ックアップ） ２５・・・・・・Ｆ−Ｖ変換器 ２６・・・・・・記憶手段（サンプル／ホールド回路）
２７・・・・・・パルス発振器 ２８・・・・・・演算手段（演算増幅器）２９・・・・
・・電圧比較器 ３０・・・・・・フリップフロップ回路３２・・・・・
・燃料供給停止手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼器で発生する燃焼ガスにより回転駆動される
   コンプレッサタービンの回転速度を検出する回転速度検
   出センサと、該回転速度検出センサからの回転速度信号
   の変化から前記回転速度検出センサの故障を判断する故
   障検出手段と、故障と判断されたとき前記燃焼器への燃
   料の供給を停止する燃料供給停止手段とを具備したこと
   を特徴とするガスタービンエンジンの回転速度制御装置
   。