JPH0457852B2 - - Google Patents

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JPH0457852B2
JPH0457852B2 JP10250284A JP10250284A JPH0457852B2 JP H0457852 B2 JPH0457852 B2 JP H0457852B2 JP 10250284 A JP10250284 A JP 10250284A JP 10250284 A JP10250284 A JP 10250284A JP H0457852 B2 JPH0457852 B2 JP H0457852B2
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JP
Japan
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gas turbine
value
exhaust gas
gas temperature
relative humidity
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Seisaku Takihana
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/28Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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圧縮機吐出空気圧力とガ
スタービン排気ガス温度とを測定し、これらの測
定値を使つてガスタービン燃焼ガス温度を制御す
るガスタービン燃焼ガス温度制御方法および装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention measures gas turbine compressor discharge air pressure and gas turbine exhaust gas temperature, and uses these measurements to control gas turbine combustion gas temperature. The present invention relates to a gas turbine combustion gas temperature control method and device.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

ガスタービン制御系において、特に一軸型ガス
タービンの運転状態を規定するのは、最終的には
燃料の流量である。
In a gas turbine control system, what ultimately determines the operating state of a single-shaft gas turbine in particular is the fuel flow rate.

第1図に代表的な一軸型ガスタービンの構成要
素を示し、第2図に代表的なガスタービン制御概
念図を示す。
FIG. 1 shows the components of a typical single-shaft gas turbine, and FIG. 2 shows a conceptual diagram of a typical gas turbine control.

その第1図に示す一軸型ガスタービンは、ガス
タービン圧縮機1と、燃焼器2と、ガスタービン
3と、発電機等の負荷4と、燃料遮断弁5および
燃料流量調整弁6を含む燃料供給系統等を有して
いる。なお、この第1図において、IAはガスタ
ービン圧縮機入口空気、EGはガスタービン排気
ガス、Fは燃料を示す。
The single-shaft gas turbine shown in FIG. It has a supply system, etc. In FIG. 1, IA indicates gas turbine compressor inlet air, EG indicates gas turbine exhaust gas, and F indicates fuel.

また、第2図に示すガスタービン制御系は、低
値選択器7を備えている。なお、第2図中、
VCEはガスタービン制御信号を示す。
The gas turbine control system shown in FIG. 2 also includes a low value selector 7. The gas turbine control system shown in FIG. In addition, in Figure 2,
VCE indicates gas turbine control signal.

前記燃焼器2に供給する燃料流量を制御する要
素としては、起動状態では燃焼ガスまたは排気ガ
ス温度、および起動制御信号であり、また負荷状
態では燃焼ガスまたは排気ガス温度、および速度
制御信号である。発電機用ガスタービンでは、速
度を一定に保つ必要があるため、部分負荷状態で
は速度制御により燃料流量が制御されている。し
かし、速度制御のみでは、負荷が大きくなつた
時、必然的に増大する燃焼ガス温度によるガスタ
ービン高温通路部品の寿命消費を抑制することが
できない。そのため、ある一定のガスタービン燃
焼ガス温度上限値を設定し、その値を越えないよ
うに制御している。これが温度制御である。
Elements that control the fuel flow rate supplied to the combustor 2 are the combustion gas or exhaust gas temperature and a startup control signal in a startup state, and the combustion gas or exhaust gas temperature and a speed control signal in a loaded state. . In gas turbines for power generators, the speed must be kept constant, so the fuel flow rate is controlled by speed control under partial load conditions. However, speed control alone cannot suppress the life consumption of gas turbine hot passage components due to the combustion gas temperature which inevitably increases when the load increases. Therefore, a certain upper limit value of gas turbine combustion gas temperature is set, and control is performed so as not to exceed that value. This is temperature control.

第3図に代表的なガスタービン状態線図を示
す。
FIG. 3 shows a typical gas turbine state diagram.

この第3図において、Sはエントロピ、Iはエ
ンタルピ、WCは圧縮仕事、Fは燃料、WTはガス
タービン仕事を示し、また8はガスタービン圧縮
機入口、9はガスタービン圧縮機出口、10はガ
スタービン入口、11はガスタービン出口を示
す。
In this Figure 3, S is entropy, I is enthalpy, W C is compression work, F is fuel, W T is gas turbine work, 8 is gas turbine compressor inlet, 9 is gas turbine compressor outlet, 10 indicates a gas turbine inlet, and 11 indicates a gas turbine outlet.

ところで、直接的にガスタービン入口温度(燃
焼ガス温度)を測定することは技術的に不可能で
はないが、この燃焼ガス温度は1000℃を越え、こ
れの真値を正確に測定することは非常に困難であ
る。また、ガスタービン入口における燃焼ガス温
度分布は一様ではない。したがつて、他の方法で
燃焼ガス温度を間接的に測定する必要がある。こ
の代表的方法として、ガスタービン圧縮機吐出空
気圧力バイアス法がある。これは、ガスタービン
圧縮機吐出空気圧力とガスタービン排気ガス温度
を測定し、燃焼ガス温度を演算する方法である。
これを第3図の状態線図をもとにして考えると、
ガスタービン圧縮機吐出空気圧力およびガスター
ビン排気ガス温度と燃焼ガス温度との間には、あ
る関係が成立することが判る。ここで、第3図の
縦軸のエンタルピIはほぼ温度に比例しているの
で、縦軸を温度と考えることができる。
By the way, it is not technically impossible to directly measure the gas turbine inlet temperature (combustion gas temperature), but this combustion gas temperature exceeds 1000℃, and it is extremely difficult to accurately measure the true value. It is difficult to Furthermore, the combustion gas temperature distribution at the gas turbine inlet is not uniform. Therefore, it is necessary to indirectly measure the combustion gas temperature by other methods. A typical method is the gas turbine compressor discharge air pressure bias method. This method measures the gas turbine compressor discharge air pressure and the gas turbine exhaust gas temperature and calculates the combustion gas temperature.
Considering this based on the state diagram in Figure 3, we get
It can be seen that a certain relationship holds between the gas turbine compressor discharge air pressure, the gas turbine exhaust gas temperature, and the combustion gas temperature. Here, since the enthalpy I on the vertical axis in FIG. 3 is approximately proportional to temperature, the vertical axis can be considered to be temperature.

第4図にガスタービン状態変化図を示し、第5
図にガスタービン圧縮機吐出空気圧力、ガスター
ビン排気ガス温度および燃焼ガス温度の関係を示
す。
Fig. 4 shows the gas turbine state change diagram, and Fig. 5 shows the gas turbine state change diagram.
The figure shows the relationship between gas turbine compressor discharge air pressure, gas turbine exhaust gas temperature, and combustion gas temperature.

なお、第4図中、Tは温度、TFは燃焼ガス温
度上限値を示し、他の諸元は第3図と同様とす
る。また、第5図中、TXはガスタービン排気ガ
ス温度、PCDはガスタービン圧縮機吐出空気圧力
を示す。
In addition, in FIG. 4, T indicates the temperature, T F indicates the upper limit value of the combustion gas temperature, and other specifications are the same as in FIG. 3. Further, in FIG. 5, T X indicates the gas turbine exhaust gas temperature, and P CD indicates the gas turbine compressor discharge air pressure.

第4図において、ガスタービンがある温度上限
値で、つまり8→9→10→11で運転されていると
する。次に、何らかの運転条件変化により、ガス
タービン圧縮機吐出空気圧力が上昇し、9′になつ
たとする。この時、燃料流量が変化しなければ、
8→9′→10″→11″となり、燃焼ガス温度が上限値
を越えてしまう。そこで、燃料流量を絞つて、燃
焼ガス温度が10′点になるようにすれば、8→
9′→10′→11′の形となる。今、ガスタービンの
種々の運転状態(大気温度、負荷、等々)におい
て、ガスタービン圧縮機吐出空気圧力PCD、ガス
タービン排気ガス温度TXおよび燃焼ガス温度TF
の関係をプロツトすると、第5図のようになり、
最終的には、 TF=f(PCD,TX) で表わされる式で燃焼ガス温度を算出することが
できる。この例で、ガスタービン圧縮機吐出空気
圧力PCDが9′、ガスタービン排気ガス温度TX
11′にあれば、計算された燃焼ガス温度値は、燃
焼ガス上限値TFを越えるので、燃料流量を絞つ
て、燃焼ガス温度上限値TFに戻るように制御さ
れる。
In FIG. 4, it is assumed that the gas turbine is operated at a certain upper temperature limit, that is, at a temperature of 8→9→10→11. Next, assume that due to some change in operating conditions, the gas turbine compressor discharge air pressure increases to 9'. At this time, if the fuel flow rate does not change,
8 → 9′ → 10″ → 11″, and the combustion gas temperature exceeds the upper limit. Therefore, if we reduce the fuel flow rate so that the combustion gas temperature reaches the 10' point, 8→
The shape is 9′→10′→11′. Now, under various operating conditions of the gas turbine (atmospheric temperature, load, etc.), the gas turbine compressor discharge air pressure P CD , the gas turbine exhaust gas temperature T X and the combustion gas temperature T F
If you plot the relationship, it will look like Figure 5,
Finally, the combustion gas temperature can be calculated using the formula expressed as T F =f(P CD , T X ). In this example, the gas turbine compressor discharge air pressure P CD is 9′, and the gas turbine exhaust gas temperature T
11', the calculated combustion gas temperature value exceeds the combustion gas upper limit value T F , so the fuel flow rate is throttled and controlled to return to the combustion gas temperature upper limit value T F.

第6図に従来技術としての代表者ガスタービン
燃焼ガス温度制御系を示す。
FIG. 6 shows a typical conventional gas turbine combustion gas temperature control system.

この制御系では、ガスタービン圧縮機出口に設
置された出力検知器(図示せず)によつて測定さ
れたガスタービン圧縮機吐出空気圧力PCDは、関
数器12によりガスタービン排気ガス温度である
制御排気ガス温度信号TXとなる。一方、圧力検
知器故障時を想定し、信号発生器14により制御
排気ガス温度上限信号TXMAXを出力し、前記制御
排気ガス温度信号TXと制御排気ガス温度上限信
号TXMAXのどちらか低値を低値選択器13により
選択し、ガスタービン排気ガス温度制御値TXL
出力する。他方、ガスタービン排気口に設置され
た複数個の温度検知器(図示せず)によつて測定
されたガスタービン排気ガス温度信号TX1……
TXNは中間値選択器15に入り、中間値TXMが出
力される。また、前記温度制御値TXLと中間値
TXMは比較器17へ入り、その差分が出力され、
比例積分器18から中間値TXMが温度制御値TXL
になるようにガスタービン制御信号VCEが出力
される。その際、温度上昇率制限器16が出力さ
れる温度上昇率についても比較され、制限値を越
えないように制御される。
In this control system, the gas turbine compressor discharge air pressure P CD measured by an output detector (not shown) installed at the gas turbine compressor outlet is determined by the function unit 12 to be the gas turbine exhaust gas temperature. This becomes the control exhaust gas temperature signal TX . On the other hand, assuming that the pressure detector is out of order, the signal generator 14 outputs the control exhaust gas temperature upper limit signal T XMAX , whichever is the lower value of the control exhaust gas temperature signal T is selected by the low value selector 13, and the gas turbine exhaust gas temperature control value TXL is output. On the other hand, a gas turbine exhaust gas temperature signal T X1 measured by a plurality of temperature detectors (not shown) installed at the gas turbine exhaust port...
T XN enters the intermediate value selector 15, and intermediate value T XM is output. In addition, the temperature control value T XL and the intermediate value
T XM enters the comparator 17, and the difference is output,
The intermediate value T XM from the proportional integrator 18 is the temperature control value T XL
Gas turbine control signal VCE is output so that At this time, the temperature increase rate output by the temperature increase rate limiter 16 is also compared and controlled so as not to exceed the limit value.

この従来のガスタービン燃焼ガス温度制御系
は、制御が単純化されている点で有利である。
This conventional gas turbine combustion gas temperature control system is advantageous in that control is simplified.

しかしながら、前記従来のガスタービン燃焼ガ
ス温度制御系は、第4図で説明したごとく、エン
タルピがほぼ温度に比例するものとして近似され
ているため、実際はガスタービン圧縮機入口の相
対湿度により、エンタルピが変化する影響が考慮
されていない。この相対湿度のエンタルピに及ぼ
す効果は、大気中に含まれる水蒸気量の相異によ
り発生するものである。
However, in the conventional gas turbine combustion gas temperature control system, as explained in FIG. 4, the enthalpy is approximated as being approximately proportional to the temperature. Changing impacts are not taken into account. This effect of relative humidity on enthalpy is caused by differences in the amount of water vapor contained in the atmosphere.

第7図にある一定の燃焼温度における相対湿度
の影響を示す。
Figure 7 shows the influence of relative humidity at a certain combustion temperature.

この第7図から判るように、相対湿度を0%と
してTF=f(PCD,TX)を演算するか、または相
対湿度を100%としてTF=f(PCD,TX)を演算す
るかで、燃焼ガス温度が変わつてくる。すなわ
ち、相対湿度0%で燃焼ガス温度制御演算器をプ
ログラムすると、相対湿度100%時はガスタービ
ン排気ガス温度をΔTXだけさらに上昇しないと
相対湿度0%と同じ燃焼ガス温度にならないにも
かかわらず、ΔTXだけ低くガスタービン排気ガ
ス温度を制御してしまうからである。これによ
り、熱力学的に算出される出力および効率より低
い状態でガスタービンが運転されてしまう。逆に
相対湿度100%でプログラムすると、相対湿度0
%時には燃焼ガス温度上限値を越えてガスタービ
ンが運転されるため、ガスタービン高温通路部品
の寿命を大きく消費してしまうという問題があ
る。
As can be seen from Figure 7, you can calculate T F = f (P CD , T Depending on the calculation, the combustion gas temperature will change. In other words, if the combustion gas temperature control calculator is programmed at a relative humidity of 0%, when the relative humidity is 100%, the combustion gas temperature will not be the same as when the relative humidity is 0% unless the gas turbine exhaust gas temperature is further increased by ΔT First, the gas turbine exhaust gas temperature is controlled to be lower by ΔT X. This causes the gas turbine to operate at lower output and efficiency than thermodynamically calculated output and efficiency. Conversely, if you program 100% relative humidity, the relative humidity will be 0.
%, the gas turbine is operated at temperatures exceeding the combustion gas temperature upper limit, resulting in a problem that the lifespan of gas turbine high-temperature passage components is greatly reduced.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決
し、しかも制御の単純性を損うことなく、ガスタ
ービン燃焼ガス温度を最適に制御できるガスター
ビン燃焼ガス温度制御方法を提供するにあり、ま
た本発明の他の目的は前記方法を確実に実施し得
るガスタービン燃焼ガス温度制御装置を提供する
にある。
An object of the present invention is to provide a gas turbine combustion gas temperature control method that solves the problems of the prior art and can optimally control the gas turbine combustion gas temperature without impairing the simplicity of control. Another object of the present invention is to provide a gas turbine combustion gas temperature control device that can reliably implement the method described above.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明方法は、ガスタービン圧縮機入口空気相
対湿度を検出し、このガスタービン圧縮機入口空
気相対湿度を使つて相対湿度変化分によるガスタ
ービン排気ガス温度変化分を演算し、この演算値
を、ガスタービン圧縮機吐出空気圧力実測値を使
つて演算されたガスタービン排気ガス制御絶対値
に加算し、この値をガスタービン排気ガス制御指
令値としてガスタービン排気ガス温度実測値と比
較し、その差分を極小とすることによつて、ガス
タービン圧縮機入口相対湿度のいかんにかわら
ず、ガスタービン燃焼ガス温度を設定値に制御す
るようにしたところに特徴を有するもので、この
構成により制御の単純性を損うことなく、ガスタ
ービン燃焼ガス温度を最適に制御することができ
る。
The method of the present invention detects the gas turbine compressor inlet air relative humidity, uses this gas turbine compressor inlet air relative humidity to calculate the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change, and uses this calculated value as Add this value to the gas turbine exhaust gas control absolute value calculated using the gas turbine compressor discharge air pressure actual measurement value, use this value as the gas turbine exhaust gas control command value, compare it with the gas turbine exhaust gas temperature actual value, and calculate the difference. The feature is that the gas turbine combustion gas temperature is controlled to the set value regardless of the gas turbine compressor inlet relative humidity by minimizing The gas turbine combustion gas temperature can be optimally controlled without impairing performance.

また、本発明装置は、ガスタービン圧縮機吐出
空気圧力実測値からガスタービン排気ガス制御絶
対値を演算して出力する第1の関数器を設け、ガ
スタービン圧縮機入口に相対湿度検出器を設置す
るとともに、この相対湿度検出器からガスタービ
ン圧縮機の入口空気相対湿度信号を取り込みかつ
該入口空気相対湿度から相対湿度変化分によるガ
スタービン排気ガス温度変化分を演算して出力す
る第2の関数器を設け、前記第1の関数器から出
力されるガスタービン排気ガス制御絶対値と第2
の関数器から出力されるガスタービン排気ガス温
度変化分とを加算しかつガスタービン排気ガス温
度制御値を出力する加算器を含むガスタービン排
気ガス制御指令系統を設け、このガスタービン排
気ガス制御指令系統からガスタービン排気ガス温
度制御値を取り込みかつタービン排気ガス温度実
測値と比較してその差分を出力する比較器を設置
したところに特徴を有するもので、この構成によ
り、前記方法を確実に実施することができる。
In addition, the device of the present invention is provided with a first function unit that calculates and outputs an absolute value of gas turbine exhaust gas control from the measured value of gas turbine compressor discharge air pressure, and a relative humidity detector is installed at the gas turbine compressor inlet. At the same time, a second function receives an inlet air relative humidity signal of the gas turbine compressor from the relative humidity detector, and calculates and outputs a change in gas turbine exhaust gas temperature due to a change in relative humidity from the inlet air relative humidity. a gas turbine exhaust gas control absolute value output from the first function function unit and a second function function unit.
A gas turbine exhaust gas control command system including an adder that adds the gas turbine exhaust gas temperature change output from the function unit and outputs a gas turbine exhaust gas temperature control value is provided. The feature is that a comparator is installed that takes in the gas turbine exhaust gas temperature control value from the system, compares it with the actual turbine exhaust gas temperature value, and outputs the difference.With this configuration, the above method can be carried out reliably. can do.

〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面により説明する。[Embodiments of the invention] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第8図は、本発明方法を実施するためのガスタ
ービン燃焼ガス温度制御装置の一例を示すもの、
ガスタービン圧縮機出口に設置された圧力検出器
(図示せず)と、ガスタービン圧縮機入口に設置
された相対湿度検出器(図示せず)と、ガスター
ビン出口に設置された複数個の温度検出器(図示
せず)と、前記圧力検出器に接続された第1の関
数器19と、相対湿度検出器に接続された第2の
関数器20と、圧力検出器故障時に作動する信号
発生器14と、前記温度検出器に接続された中間
値選択器15と、温度上昇率制限器16と、前記
第1、第2の関数器19,20に接続された加算
器21と、前記信号発生器14と加算器21に接
続された低値選択器22と、前記中間値選択器1
5と温度上昇率制限器16と低値選択器22に接
続された比較器17と、この比較器17に接続さ
れた比例積分器18とを備えている。
FIG. 8 shows an example of a gas turbine combustion gas temperature control device for implementing the method of the present invention;
A pressure detector (not shown) installed at the gas turbine compressor outlet, a relative humidity detector (not shown) installed at the gas turbine compressor inlet, and multiple temperature sensors installed at the gas turbine outlet. a detector (not shown), a first function device 19 connected to the pressure sensor, a second function device 20 connected to the relative humidity sensor, and a signal generator that is activated when the pressure sensor fails. an intermediate value selector 15 connected to the temperature detector, a temperature rise rate limiter 16, an adder 21 connected to the first and second function units 19 and 20, and an intermediate value selector 15 connected to the temperature detector; a low value selector 22 connected to the generator 14 and the adder 21; and said intermediate value selector 1.
5, a temperature rise rate limiter 16, a comparator 17 connected to a low value selector 22, and a proportional integrator 18 connected to the comparator 17.

前記第1の関数器19は、圧力検出器からガス
タービン圧縮機吐出空気圧力信号PCDを取り込み、
相対湿度0%時のガスタービン排気ガス温度信号
TXOを演算して出力するようになつている。
The first function unit 19 takes in the gas turbine compressor discharge air pressure signal P CD from the pressure detector,
Gas turbine exhaust gas temperature signal at 0% relative humidity
It is designed to calculate and output T XO .

前記第2の関数器20は、相対湿度検出器から
ガスタービン圧縮機の入口空気相対湿度信号を
取り込み、相対湿度%時のガスタービン排気ガ
ス温度変化制御信号ΔTXを演算して出力するよ
うになつている。
The second function unit 20 receives the inlet air relative humidity signal of the gas turbine compressor from the relative humidity detector, calculates and outputs a gas turbine exhaust gas temperature change control signal ΔT X at relative humidity %. It's summery.

前記加算器21は、第1の関数器19からガス
タービン排気ガス温度信号TXOを取り込み、かつ
第2の関数器20からガスタービン排気ガス温度
変化制御信号ΔTXを取り込み、両信号TXO、ΔTX
を加算して前記相対湿度%時の制御排気ガス温
度信号TXを出力するようになつている。
The adder 21 takes in the gas turbine exhaust gas temperature signal TXO from the first function unit 19 and takes in the gas turbine exhaust gas temperature change control signal ΔT X from the second function unit 20, and both signals TXO , ΔT
is added to output the control exhaust gas temperature signal T X at the relative humidity %.

前記加算器21と低値選択器22とで、ガスタ
ービン排気ガス制御指令系統が構成されており、
前記低値選択器22は加算器21から相対湿度0
%時の制御排気ガス温度信号TXを取り込み、ま
た圧力検出器故障時に信号発生器14から制御排
気ガス温度上限信号TXMAXを取り込み、両信号
TX、TXMAXのどちらか低値を選択し、前記相対湿
度%時のガスタービン排気ガス温度制御値TXL
を比較器17へ向けて出力するように構成されて
いる。
The adder 21 and the low value selector 22 constitute a gas turbine exhaust gas control command system,
The low value selector 22 receives the relative humidity from the adder 21 as 0.
% control exhaust gas temperature signal T X is taken in, and when the pressure detector fails, the control exhaust gas temperature upper limit signal T
Select the lower value of either T X or T XMAX to obtain the gas turbine exhaust gas temperature control value T
is configured to output the signal to the comparator 17.

次に、前記実施例のガスタービン燃焼ガス温度
制御装置の作用に関連して、本発明方法の一例を
説明する。
Next, an example of the method of the present invention will be explained in relation to the operation of the gas turbine combustion gas temperature control device of the above embodiment.

ガスタービン圧縮機出口に設置された圧力検知
器によつて測定されたガスタービン圧縮機吐出空
気圧力PCDは、第1の関数器19により相対湿度
0%時の制御排気ガス温度信号TXOとなる。ま
た、ガスタービン圧縮機入口に設置された相対湿
度検知器によつて測定されたガスタービン圧縮機
の入口空気相対湿度信号は、第2の関数器20
により相対湿度%時のガスタービン排気ガス温
度変化制御信号ΔTXとなる。これらの信号TXO
ΔTXは、加算器21で加算され、前記相対湿度
%時の制御排気ガス温度信号TXとなる。一方、
圧力検知器事故時を想定し、信号発生器14によ
り制御排気ガス温度上限信号TXMAXを出力し、前
記制御排気ガス温度信号TXと制御排気ガス温度
上限信号TXMAXのどちらか低値を低値選択器22
で選択し、前記相対湿度%時のガスタービン排
気ガス温度制御値TXLを出力する。他方、ガスタ
ービン排気に設置された複数個の温度検知器によ
つて測定されたガスタービン排気ガス温度信号
TX1、……TXNは中間値選択器15に入り、中間
値TXMが出力される。前記ガスタービン排気ガス
温度制御値TXLとガスタービン排気ガス温度の中
間値TXMは比較器17へ入り、この差分が出力さ
れ、ガスタービン排気ガス温度の中間値TXMがガ
スタービン排気ガス温度制御値TXLになるように
比例積分器18からガスタービン制御信号VCE
が出力され、ガスタービン排気ガス温度が制御さ
れる。なお、この際、比較器17で温度上昇率制
限器16から出力される温度上昇率についても比
較され、制限値を越えないように制御される。
The gas turbine compressor discharge air pressure P CD measured by the pressure detector installed at the gas turbine compressor outlet is converted by the first function unit 19 to the control exhaust gas temperature signal T XO at 0% relative humidity. Become. Further, the gas turbine compressor inlet air relative humidity signal measured by the relative humidity detector installed at the gas turbine compressor inlet is transmitted to the second function unit 20.
Therefore, the gas turbine exhaust gas temperature change control signal ΔT X at relative humidity % is obtained. These signals T XO ,
ΔT X is added by an adder 21 and becomes the controlled exhaust gas temperature signal T X at the relative humidity %. on the other hand,
Assuming a pressure detector accident, the signal generator 14 outputs the controlled exhaust gas temperature upper limit signal T XMAX , and lowers the lower value of either the controlled exhaust gas temperature signal T Value selector 22
and outputs the gas turbine exhaust gas temperature control value TXL at the relative humidity %. On the other hand, the gas turbine exhaust gas temperature signal measured by multiple temperature sensors installed in the gas turbine exhaust
T X1 , . . . T XN enter the intermediate value selector 15, and the intermediate value T XM is output. The gas turbine exhaust gas temperature control value T XL and the intermediate value T XM of the gas turbine exhaust gas temperature enter the comparator 17, and this difference is output, and the intermediate value T The gas turbine control signal VCE is output from the proportional integrator 18 so that the control value T XL is reached.
is output, and the gas turbine exhaust gas temperature is controlled. At this time, the comparator 17 also compares the temperature rise rate output from the temperature rise rate limiter 16, and controls the temperature rise rate so as not to exceed the limit value.

したがつて、この実施例によれば、ガスタービ
ン圧縮機入口に設置された相対湿度検出器により
検出されたガスタービン圧縮機の入口空気相対湿
度を使つて、大気相対湿度のいかんにかかわら
ず、ガスタービン燃焼ガス温度を設定値に制御す
ることができる。その結果、必要以上に燃焼ガス
温度を上昇させてガスタービンの高温ガス通路部
品の寿命を消費することを防止でき、またその逆
に必要以上に燃焼ガス温度を低く抑え過ぎてガス
タービンの出力を低下させることや効率を低下さ
せることを防止することができる。さらに、ガス
タービンが発生するNOX値も予想値に正確に制
御することが可能となる。
Therefore, according to this embodiment, using the gas turbine compressor inlet air relative humidity detected by the relative humidity detector installed at the gas turbine compressor inlet, regardless of the atmospheric relative humidity, The gas turbine combustion gas temperature can be controlled to a set value. As a result, it is possible to prevent the combustion gas temperature from increasing more than necessary and consuming the life of the high-temperature gas passage components of the gas turbine, and conversely, it is possible to prevent the combustion gas temperature from being kept too low than necessary, which reduces the output of the gas turbine. It is possible to prevent a decrease in efficiency and a decrease in efficiency. Furthermore, it becomes possible to accurately control the NOx value generated by the gas turbine to a predicted value.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した本発明方法によれば、ガスタービ
ン圧縮機入口空気相対湿度を検出し、このガスタ
ービン圧縮機入口空気相対湿度を使つて相対湿度
変化分によるガスタービン排気ガス温度変化分を
演算し、この演算値を、ガスタービン圧縮機吐出
空気圧力実測値を使つて演算されたガスタービン
排気ガス制御絶対値に加算し、この値をガスター
ビン排気ガス温度制御値としてガスタービン排気
ガス温度実測値と比較し、その差分を極小とする
ことによつて、ガスタービン圧縮機入口相対湿度
のいかんにかかわらず、ガスタービン燃焼ガス温
度を設定値に制御するようにしているので、制御
の単純性を損わず、しかもガスタービン圧縮機の
入口空気相対湿度のいかんにかかわらず、ガスタ
ービン燃焼ガス温度を最適に制御し得る効果があ
り、ひいてはガスタービンを必要とする出力およ
び効率に確実に制御できる効果があり、ガスター
ビンの高温ガス通路部品の寿命を維持し得る効果
があり、ガスタービンから発生するNOX値を予
想値に正確に制御し得る効果がある。
According to the method of the present invention described above, the gas turbine compressor inlet air relative humidity is detected, and the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change is calculated using the gas turbine compressor inlet air relative humidity, This calculated value is added to the gas turbine exhaust gas control absolute value calculated using the gas turbine compressor discharge air pressure actual measurement value, and this value is used as the gas turbine exhaust gas temperature control value and is used as the gas turbine exhaust gas temperature actual measurement value. By comparing the differences and minimizing the difference, the gas turbine combustion gas temperature is controlled to the set value regardless of the gas turbine compressor inlet relative humidity, so the simplicity of control is reduced. Moreover, the gas turbine combustion gas temperature can be optimally controlled regardless of the inlet air relative humidity of the gas turbine compressor, and the gas turbine can be reliably controlled to the required output and efficiency. This has the effect of maintaining the life of the high-temperature gas passage components of the gas turbine, and the effect of accurately controlling the NOx value generated from the gas turbine to a predicted value.

また、本発明装置によれば、ガスタービン圧縮
機吐出空気圧力実測値からガスタービン排気ガス
制御絶対値を演算して出力する第1の関数器を設
け、ガスタービン圧縮機入口に相対湿度検出器を
設置するとともに、この相対湿度検出器からガス
タービン圧縮機の入口空気相対湿度信号を取り込
みかつ該入口空気相対湿度から相対湿度変化分に
よるガスタービン排気ガス温度変化分を演算して
出力する第2の関数器を設け、前記第1の関数器
から出力されるガスタービン排気ガス制御絶対値
と第2の関数器から出力されるガスタービン排気
ガス温度変化分とを加算しかつガスタービン排気
ガス温度制御値を出力する加算器を含むガスター
ビン排気ガス制御指令系統を設け、このガスター
ビン排気ガス制御指令系統からガスタービン排気
ガス温度制御値を取り込みかつタービン排気ガス
温度実測値と比較してその差分を出力する比較器
を設置しているので、前記本発明方法を確実に実
施し得る効果がある。
Further, according to the device of the present invention, a first function unit is provided that calculates and outputs an absolute value of gas turbine exhaust gas control from an actual measured value of gas turbine compressor discharge air pressure, and a relative humidity detector is installed at the inlet of the gas turbine compressor. and a second device that receives an inlet air relative humidity signal of the gas turbine compressor from the relative humidity detector, and calculates and outputs a change in gas turbine exhaust gas temperature due to a change in relative humidity from the inlet air relative humidity. A function unit is provided, which adds the gas turbine exhaust gas control absolute value output from the first function unit and the gas turbine exhaust gas temperature change output from the second function unit, and calculates the gas turbine exhaust gas temperature. A gas turbine exhaust gas control command system including an adder that outputs a control value is provided, and the gas turbine exhaust gas temperature control value is fetched from the gas turbine exhaust gas control command system, and the difference is calculated by comparing it with the actual measured value of the turbine exhaust gas temperature. Since a comparator is installed that outputs , there is an effect that the method of the present invention described above can be carried out reliably.

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

第1図は代表的な一軸型ガスタービンの構成要
素を示す図、第2図は代表的なガスタービン制御
概念図、第3図は代表的なガスタービン状態線
図、第4図はガスタービン状態変化図、第5図は
ガスタービン圧縮機吐出空気圧力、ガスタービン
排気ガス温度および燃焼ガス温度の関係を示す
図、第6図は従来技術を示すもので、代表的ガス
タービン燃焼ガス温度制御系を示す図、第7図は
ある一定の燃焼温度における相対湿度の影響を示
す図、第8図は本発明方法を実施するガスタービ
ン燃焼ガス温度制御装置の一例を示す図である。 PCD…ガスタービン圧縮機吐出空気圧力信号、
TXO…相対湿度0%の時のガスタービン排気ガス
温度信号、…ガスタービン圧縮機の入口空気相
対湿度信号、ΔTX…相対湿度%の時のガスタ
ービン排気ガス温度変化制御信号、TX…相対湿
度%時の制御排気ガス温度信号、TXL…ガスタ
ービン排気ガス温度制御値、TXM…ガスタービン
排気ガス温度の中間値、VCE…ガスタービン制
御信号、14…圧力検出器故障時の信号発生器、
15…ガスタービン排気ガス温度(実測値)の中
間値選択器、16…温度上昇率制限器、17…ガ
スタービン排気ガス温度制御値とガスタービン排
気ガス温度の中間値と温度上昇率の比較器、18
…比較器の出力の比例積分器、19,20…第
1、第2の関数器、21…第1、第2の関数器の
出力の加算器、22…加算器と信号発生器の出力
の低値選択器。
Figure 1 is a diagram showing the components of a typical single-shaft gas turbine, Figure 2 is a typical gas turbine control conceptual diagram, Figure 3 is a typical gas turbine status diagram, and Figure 4 is a gas turbine Figure 5 is a state change diagram showing the relationship between gas turbine compressor discharge air pressure, gas turbine exhaust gas temperature and combustion gas temperature, and Figure 6 shows the conventional technology, which is a typical gas turbine combustion gas temperature control. FIG. 7 is a diagram showing the influence of relative humidity at a certain combustion temperature, and FIG. 8 is a diagram showing an example of a gas turbine combustion gas temperature control device implementing the method of the present invention. P CD …Gas turbine compressor discharge air pressure signal,
T XO ... Gas turbine exhaust gas temperature signal when the relative humidity is 0%, ... Gas turbine compressor inlet air relative humidity signal, ΔT X ... Gas turbine exhaust gas temperature change control signal when the relative humidity is %, T X ... Control exhaust gas temperature signal at relative humidity %, T XL ... Gas turbine exhaust gas temperature control value, T XM ... Intermediate value of gas turbine exhaust gas temperature, VCE... Gas turbine control signal, 14... Signal at pressure detector failure generator,
15... Intermediate value selector for gas turbine exhaust gas temperature (actual measurement value), 16... Temperature increase rate limiter, 17... Comparator for gas turbine exhaust gas temperature control value, intermediate value of gas turbine exhaust gas temperature, and temperature increase rate. , 18
...Proportional integrator for the output of the comparator, 19, 20...First and second function unit, 21...Adder for the output of the first and second function unit, 22...For the output of the adder and signal generator. Low value selector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガスタービン圧縮機吐出空気圧力とガスター
ビン排気ガス温度とを測定し、これらの測定値に
基づいてガスタービン燃焼ガス温度を制御するガ
スタービン燃焼ガス温度制御方法において、ガス
タービン圧縮機入口空気相対湿度を検出し、この
ガスタービン圧縮機入口空気相対湿度を使つて相
対湿度変化分によるガスタービン排気ガス温度変
化分を演算し、この演算値を、ガスタービン圧縮
機吐出空気圧力実測値を使つて演算されたガスタ
ービン排気ガス制御絶対値に加算し、この値をガ
スタービン排気ガス温度制御値としてガスタービ
ン排気ガス温度実測値と比較し、その差分を極小
とすることによつて、ガスタービン圧縮機入口相
対湿度のいかんにかかわらず、ガスタービン燃焼
ガス温度を設定値に制御することを特徴とするガ
スタービン燃焼ガス温度制御方法。 2 ガスタービン圧縮機吐出空気圧力とガスター
ビン排気ガス温度とを測定し、これらの測定値に
基づいてガスタービン燃焼ガス温度を制御するガ
スタービン燃焼ガス温度制御装置において、前記
ガスタービン圧縮機吐出空気圧力実測値からガス
タービン排気ガス温度制御絶対値を演算して出力
する第1の関数器を設け、ガスタービン圧縮機入
口に相対湿度検出器を設置するとともに、この相
対湿度検出器からガスタービン圧縮機の入口空気
相対湿度信号を取り込みかつ該入口空気相対湿度
から相対湿度変化分によるガスタービン排気ガス
温度変化分を演算して出力する第2の関数器を設
け、前記第1の関数器から出力されるガスタービ
ン排気ガス制御絶対値と第2の関数器から出力さ
れるガスタービン排気ガス温度変化分とを加算し
かつガスタービン排気ガス温度制御値を出力する
加算器を含むガスタービン排気ガス制御指令系統
を設け、このガスタービン排気ガス制御指令系統
からガスタービン排気ガス温度制御値を取り込み
かつガスタービン排気ガス温度実測値と比較して
その差分を出力する比較器を設置したことを特徴
とするガスタービン燃焼ガス温度制御装置。
[Scope of Claims] 1. A gas turbine combustion gas temperature control method that measures gas turbine compressor discharge air pressure and gas turbine exhaust gas temperature and controls gas turbine combustion gas temperature based on these measured values. The relative humidity of the gas turbine compressor inlet air is detected, the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change is calculated using this gas turbine compressor inlet air relative humidity, and this calculated value is used as the gas turbine compressor discharge air relative humidity. This value is added to the gas turbine exhaust gas control absolute value calculated using the actual pressure value, and this value is compared with the gas turbine exhaust gas temperature actual value as the gas turbine exhaust gas temperature control value, and the difference is minimized. Therefore, a gas turbine combustion gas temperature control method is characterized in that the gas turbine combustion gas temperature is controlled to a set value regardless of the gas turbine compressor inlet relative humidity. 2. In a gas turbine combustion gas temperature control device that measures gas turbine compressor discharge air pressure and gas turbine exhaust gas temperature and controls gas turbine combustion gas temperature based on these measured values, the gas turbine compressor discharge air A first function unit is provided that calculates and outputs an absolute value for gas turbine exhaust gas temperature control from the actual measured pressure value, and a relative humidity detector is installed at the inlet of the gas turbine compressor. A second function unit is provided which takes in an inlet air relative humidity signal of the engine and calculates and outputs a change in gas turbine exhaust gas temperature due to a change in relative humidity from the inlet air relative humidity, and outputs the result from the first function unit. gas turbine exhaust gas control including an adder that adds the gas turbine exhaust gas control absolute value to the gas turbine exhaust gas temperature change output from the second function unit and outputs the gas turbine exhaust gas temperature control value. A command system is provided, and a comparator is installed that receives a gas turbine exhaust gas temperature control value from the gas turbine exhaust gas control command system, compares it with an actual gas turbine exhaust gas temperature value, and outputs the difference. Gas turbine combustion gas temperature control device.
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