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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- Japan
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- gas turbine
- value
- exhaust gas
- gas temperature
- relative humidity
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 272
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000003359 percent control normalization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
Landscapes
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
第３図に代表的なガスタービン状態線図を示
す。
す。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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が
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。
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が
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。
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。
燃焼ガス温度制御系を示す。
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を
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。
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を
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。
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。
は、制御が単純化されている点で有利である。
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。
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。
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。
の影響を示す。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250284A JPS60247014A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | ガスタ−ビン燃焼ガス温度制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250284A JPS60247014A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | ガスタ−ビン燃焼ガス温度制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247014A JPS60247014A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0457852B2 true JPH0457852B2 (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=14329179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10250284A Granted JPS60247014A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | ガスタ−ビン燃焼ガス温度制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006057607A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | 高湿分ガスタービン発電プラントの制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7246002B2 (en) * | 2003-11-20 | 2007-07-17 | General Electric Company | Method for controlling fuel splits to gas turbine combustor |
-
1984
- 1984-05-23 JP JP10250284A patent/JPS60247014A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006057607A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | 高湿分ガスタービン発電プラントの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60247014A (ja) | 1985-12-06 |
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