JPH048612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はガスタービンエンジン駆動式の発電
装置、特にその非常用発電装置の自動運転制御装
置に関する。

「従来の技術」 従来から、停電などの事態に対応して非常用発
電装置としてガスタービンエンジン駆動式の発電
装置が使用されている。

従来の装置では、ガスタービンエンジンの回転
速度、排気温度、潤滑油圧力など、多岐にわたる
制御項目について適切な運転制御はなし得ない状
況で、特に起動失敗時はガスタービンエンジンを
停止させる処置が取られるのみでその後の処置は
人手に委ねられている。非常用発電装置として使
用する場合においてはこの点は極めて不満足とす
るところで、その改善が望まれている。

又、ガスタービン発電装置の動作状態の監視に
際しても監視項目がガスタービンエンジンの過速
度、排気温度異常上昇、潤滑油圧力異常低下等の
監視を要する項目の一部について行なわれるのみ
で不十分である。又、この種の自動制御装置をマ
イクロコンピユータを用いて制御する場合、従来
のものでは、Ｉ／Ｏポートが高インピーダンスに
なると、本来出力されるべきではない制御信号等
が出力され、ガスタービンエンジンの運転に悪影
響を及ぼすことがある。

さらに、従来使用されているこの種の自動制御
装置では、スタータ、点火装置、燃料供給路の電
磁弁、燃料ポンプ等のガスタービンエンジンの運
転関連機器（以下補機と略記）と制御装置間の配
線のチエツクを簡単に行なうことは出来ず、又各
補機の動作が適切か否かをガスタービンエンジン
を起動することなく独立に点検することも出来な
かつた。

制御対象、監視項目、警報表示項目の増大は配
線を複雑にし、そのチエツクを困難にしており、
配線の簡単な点検手段は実現が望まれている。ま
た従来より、ガスタービン発電装置の据え付け後
の試験とか、あるいは異常事態処理後の点検、運
転準備等を容易に行う手段が要請されている。

「発明が解決すべき問題点」 この発明は前述の従来使用されているこの種の
制御装置での諸難点を解決するものであり、以下
のような問題点の解決を目的とする。

この発明の第１の目的は、停電等の電気系統の
異常事態の発生で供給される外部信号と、ガスタ
ービンエンジンの回転速度、排気温度、潤滑油圧
力等の動作状態に対応した検出信号に応じて、自
動的にガスタービンエンジンの起動、停止及び再
起動のガスタービン発電装置の運転を総合的に適
切に制御することである。特に、一回の起動でガ
スタービンエンジンが自立運転可能な状態に至ら
ない場合、自動的に再度起動操作（以下再起動と
略記）を行うようにすることである。

この発明の第２の目的は、マイクロコンピユー
タを用いたガスタービン発電装置の制御装置（以
下、制御装置と略記）において、中央処理部（以
下、CPUと略記）の暴走、入出力インターフエ
イス（以下、Ｉ／Ｏと略記）の破壊等により適切
な制御信号等を得られなくなつた場合の安全を確
保することである。

「発明の構成」 この発明では、ガスタービンエンジンについ
て、その回転速度を検出する回転速度検出手段、
燃焼室内で着火が発生したことを確認する着火確
認手段及び潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段
が設けられ、一方上記ガスタービンエンジンに対
する起動がなされた後において、着火確認手段に
より着火してないと確認されると、所定時間経過
後にガスタービンエンジンを停止した後再起動さ
せる第１手段と、着火確認手段により着火が確認
されると、回転速度検出手段で第１所定の回転速
度になつていないと確認されると、所定時間後
に、再起動させる第２手段と、回転速度検出手段
で第１の回転速度となつたと確認されると、ガス
タービンエンジンのスタータと点火装置の補機を
停止させる第３手段と、その補機の停止後におい
て、上記油圧検出手段により潤滑油の圧力が所定
値以下と確認されると再起動させる第４手段と、
油圧が所定値以上と確認されると回転速度検出手
段により第２の所定の回転速度となつていないと
確認されると所定時間後に再起動させる第５手段
とを具備している構成となつている。

更にこの発明に対してシーケンス制御をマイコ
ンで行ない、ガスタービンエンジンの動作に関連
する各種機器の制御信号の個々の出力ポートを抵
抗器を介して接地する構成となつている。

このような構成を有するために、この発明にお
いてはガスタービン発電装置の運転状態に応じて
ガスタービンエンジンの起動、停止、再起動など
が自動的に適切に行なわれる。

さらに制御装置の出力インターフエイスにフエ
ールセーフ対策が講じられて制御の安全性が向上
する。

「実施例」 この発明におけるガスタービン発電装置の自動
制御装置の構成を実施例に基づいて図面を用いて
以下に説明する。

第１図に示すようにこの発明のガスタービンエ
ンジンの自動制御装置は、ガスタービンエンジン
の動作状態に関するパラメータを検出するセンサ
１、その信号処理を行う検出回路２、マルチプレ
クサ３（MPX）、サンプルホールド回路４（Ｓ／
Ｈ）、Ａ／Ｄ変換器５、停電や発電状態の異常等
の検出部６、運転モードの切替スイツチ（以下、
切替SWと略記）７、設定SW８、点検SW９等で
成る操作部１０、Ｉ／Ｏ１１、バス１２、CPU
１３、ROM１４、RAM１５、クロツク１６、
制御、警報および表示の出力インターフエイス１
７，１８、および１９、表示部２０で構成され
る。

すなわちセンサ１で検出され、検出回路２で後
処理可能な信号レベルに処理されたガスタービン
エンジンの回転速度１ａ、排気温度１ｂ等のガス
タービンエンジンの動作状態に関するパラメータ
信号は、マルチプレクサ３により順次取り込ま
れ、サンプルホールド回路４に送られた後、Ａ／
Ｄ変換器５でデイジタル信号に変換され、Ｉ／Ｏ
１１を介してRAM１５に格納される。また、停
電６ａや、発電確立６ｂ等の発電状態の異常は検
出部６で検出され、Ｉ／Ｏ１１を介してRAM１
５に取り込まれる。

ところでROM１４には、ガスタービン発電装
置の運転、警報、表示の全体の制御を受け持つプ
ログラムが格納されており、それに基づいて
CPU１３が各処理を判断制御する。またＩ／Ｏ
１１ではスイツチデータ等の入力や制御出力が制
御される。Ｉ／Ｏ１１からの制御出力信号等はト
ランジスタ、リレー等からなる出力インターフエ
イス１７〜１９に加えられて、それぞれ制御、警
報、表示出力として出力される。

すなわちガスタービンエンジンの動作状態に関
するセンサ信号及び停電、発電状態の異常等の検
出信号が取り込まれる。CPU１３は予めROM１
４に記憶された動作シーケンス、設定条件、クロ
ツク１６からのクロツク信号等に基づいて比較演
算して、ガスタービンエンジンの起動、停止、再
起動、負荷切替、警報発生等の処置判断を行い、
その判断結果に基づいてＩ／Ｏ１１を介して出力
インターフエイス１７〜１９に制御信号等を出力
する。その制御信号に基づいて表示部２０が表示
を行う。

他方操作部１０には、手動、自動、試験等の運
転モードを設定するモード切替SW７や、ガスタ
ービンエンジンの動作シーケンス制御の時間を設
定するデイジタルSWや、動作あるいは警報に関
する表示を行う前記表示部２０への表示内容を設
定するデイジタルSW等の設定SW８、警報をリ
セツトする警報復帰SW１０ａ等の他に、この発
明の前記第５の目的を達成するための手段として
点検SW９が設けられる。

すなわち点検SW９ａを入力するとCPU１３
が、この信号に対応して予めROM１４に記憶さ
れた処置すなわち点火装置を作動させる処置を読
み出し、Ｉ／Ｏ１１、出力インターフエイス１７
に点火装置１７ａの制御出力が得られ、これを動
作させるので、点火装置に至る配線とその動作チ
エツクが行われる。

点検SW９ｂを入力すると同様にして、燃料遮
断弁１７ｂ、バイパス弁１７ｃ、およびエンリツ
チ弁１１ｄ等燃料供給路の電磁弁の制御出力が得
られ、これらの補機を作動させるのでこれらの配
線と動作チエツクが行われる。同様にして点検
SW９ｃの入力に対しては、燃料ポンプ１７ｅ、
バイパス弁１７ｃおよびエンリツチ弁１７ｄの制
御出力が得られこれらの補機を作動させるので、
それに至る配線の適否とこれらの補機の動作チエ
ツクが行われる。また、この時の作動は、燃料供
給路の空気抜きの目的にも用いられる。

点検SW９ｄの入力に対しては、同様に、スタ
ータ１７ｆ、エアアシストポンプ１７ｇおよびバ
イパス弁１７ｃの制御出力が得られ、これらの補
機を作動させるのでこれらに至る配線の適否と各
補機の動作チエツクが行われる。この時の作動
は、ガスタービンエンジンのクランキングの目的
にも用いられる。

以上のように点検は、各々単独ではガスタービ
ンエンジンを起動させることのないように補機を
４群に分け、しかも各群を機能化している。

また異常時は、警報出力信号が出力インターフ
エイス１８を介して出力され、ベル等で警鳴報知
する。そして設定SW８をエラー表示コードに設
定すると、表示インターフエイス１９を介して対
応する異常表示をランプ、プリンタ、CRT等の
表示部２０に表示する。

さらに設定SW８を例えばガスタービンエンジ
ンの回転速度１９ｄ、排気温度１９ｅ、月／日１
９ｆ等の動作状態パラメータ等の表示コードに設
定すると、表示インターフエイス１９を介して対
応する項目の表示を表示部２０に得ることもでき
る。

次にこの発明における制御装置の運転制御等の
実施例を第２図〜第５図に示す一連の流れ図に基
づいて説明する。

第２図はガスタービンエンジンの起動時の流れ
図で、ステツプS₁で起動指令が入るとガスタービ
ンエンジンの過速度、排気温度異常上昇、潤滑油
温度異常上昇、制御装置電源異常、検出センサ異
常等の常時監視項目の連続監視が全期間を通じて
行われる。この項目について異常判断がなされる
と直ちに後述の常時監視項目異常処理を行い運転
を停止させる。またヒータ、フアンによる周囲温
度制御が全期間を通じて進行する。

次いでステツプS₂でスタータと点火装置が始動
し、燃料遮断弁が開いて起動が行われる。ステツ
プS₃で所定の起動回数内に所定の回転速度になつ
たか否か判断され、起動がかからない場合は後述
の起動異常処理を行い、起動した場合はステツプ
S₄で所定時間内に所定の排気温度に上昇したか否
かの着火確認が行われる。不着火と判断されたと
きは、後述の第４図に記載の再起動に移行する。

着火が確認されるとステツプS₅で所定時間内に
第１の設定速度に達したか否か判断され、未到達
の場合は前記同様再起動に移行し、到達した場合
はステツプS₆でスタータと点火装置の補機を停止
させる。続いてステツプS₇で同様に、所定時間内
に第２の設定速度に達したか否か判断され、未到
達の場合は前記の再起動に移行し、到達した場合
は第３図の発電・停止の制御に進行する。ステツ
プS₆とS₇の間では潤滑油圧力が監視され、これが
設定値より下がると前記再起動に移行する。

次に第３図は発電・停止の制御流れ図で、第２
図のステツプS₇からこれに進行し、まずステツプ
S₈で発電機の励磁を行つた後、電圧とガスタービ
ンエンジンの潤滑油圧力と前記常時監視項目と停
止指令の有無を連続的に監視しながら、過電圧、
不足電圧等の電圧異常、潤滑油圧力の異常低下の
油圧異常、常時監視項目異常、停止指令のいずれ
にも該当しない間、負荷運転を継続する。上記の
異常あるいは指令のいずれが判断あるいは検出さ
れても、直ちにその処理に移行し運転は停止され
る。

さて、起動失敗時に自動的に行われる再起動の
制御の流れ図は第４図に示す通りで、まずS₁′で、
自動モードでかつ停電信号があるかとか、試験モ
ードであるか等の予め定めた再起動を認める条件
の有無を確認する。次いでS₄′までは、第２図に
述べた起動時におけるステツプS₁〜S₄の過程と同
様に進行する。ステツプS₄′で不着火と判断され
ると後述の着火異常処理に移行し、着火が確認さ
れるとS₅′で第１の速度確認が行われ、一定時間
内に所定の回転数に達していない場合は後述の起
動異常処理に移行する。所定の回転数にあるとき
はステツプS₆′で第２図におけるステツプS₆の場
合と同様に補機を停止させ、ステツプS₇′で第２
の速度確認が行われる。

このステツプで一定時間内に更に回転数が上昇
し所定値に達していない場合は加速異常処理に移
行し、所定値に達している場合は第３図に示す発
電・停止の制御ステツプS₈以降に進む。

なお、同じシステムで、再起動の回数を複数に
するシーケンスを組むことも可能である。

上記の各異常処理および停止処理は第５図に示
すサブルーチンでそれぞれ処理される。すなわち
常時監視項目、油圧、加速、電圧および着火異常
処理は第５図ａで、起動異常処理は第５図ｂで、
停止処理は第５図ｃで、制御器異常処理は第５図
ｄでそれぞれ停止あるいは警報処理され、警報の
復帰後に待機状態に戻る。また、第５図に示すサ
ブルーチンでの停止、警報の内容は、第６図に例
示する通りである。

この発明の第２の目的を達成するための構成を
第７図に例示する。すなわちマイクロコンピユー
タを用いるこの発明の制御装置において、Ｉ／Ｏ
１１の出力ポート２１に接続される出力インター
フエイス１７〜１９を構成するスイツチング素子
の制御端子を抵抗２３を介して接地されて成る。
これによつてCPUの暴走やＩ／Ｏ１１が破壊さ
れて、Ｉ／Ｏポート１１が切り離された状態にな
つても、リレーＲが動作することはなくその接点
ｒは開放されるので出力信号は生せず、スター
タ、点火装置その他の補機を停止させる。また出
力部の最終段の電源ラインに非常停止SW２４を
設けたので、これによつてすべての出力を遮断で
きる。

「発明の効果」 以上の構成によりこの発明では、第１に停電等
の外部信号とガスタービン発電装置の運転状態に
応じてガスタービンエンジンの起動、停止、再起
動制御を自動的に適切に行える。特に一回の起動
で自立運動可能な状態にならない場合、自動的に
再起動が行われるので起動の信頼性が倍増する。
この点は特に非常用発電装置においては計り知え
ない効果を発揮する。

この発明の第２の効果として、制御装置の出力
インターフエイスにフエールセーフ対策を講じた
ので制御の安全性が向上する。

以上詳細に説明したように、この発明によると
外部信号とガスタービン発電装置の運転状態に応
じて、ガスタービンエンジンの起動、停止、再起
動、負荷切替などの運転制御を最適の条件下で自
動的に行ない、動作中の常時監視が安全に行なわ
れ、制御の緊急時の安全性が保証されるガスター
ビンエンジンの自動制御装置を提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図〜第５図はこの発明における制御の
流れ図、第６図は第５図に示す各サブルーチンに
おける停止と警報の内容を示す図、第７図はこの
発明における出力部のフエールセーフ回路例を示
す図である。 １，６……検出手段、９……点検スイツチ、１
１……Ｉ／Ｏ、１３……CPU、１４……ROM、
１５……RAM、１７，１８，１９……出力イン
ターフエイス、１７ａ……点火装置、１７ｂ……
燃料遮断弁、１７ｅ……燃料ポンプ、１７ｆ……
スタータ、２０……表示部、２２……スイツチ素
子、２３……抵抗、２４……非常停止スイツチ
（出力）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンエンジンの回転速度を検出する
   回転速度検出手段と、 上記ガスタービンエンジンの燃焼室内で着火が
   発生したことを確認する着火確認手段と、 上記ガスタービンエンジンにおける潤滑油の圧
   力を検出する油圧検出手段と、 上記ガスタービンエンジンに対する起動がなさ
   れた後において、上記着火確認手段により着火し
   たか否かを確認し、着火してないと確認される
   と、所定時間経過後に上記ガスタービンエンジン
   を停止した後、再起動させる第１手段と、 上記着火の確認において着火したと確認される
   と、上記回転速度検出手段により、第１の所定の
   回転速度となつたか否かを確認し、第１の所定回
   転速度になつていないと確認されると、所定時間
   経過後に、再起動させる第２手段と、 上記回転速度の確認において第１の所定の回転
   速度となつたと確認されると、上記ガスタービン
   エンジンのスタータと点火装置の補機を停止させ
   る第３手段と、 その補機の停止後において上記油圧検出手段に
   より、潤滑油の圧力が所定値以上か否かを確認
   し、所定値以下と確認されると、再起動をさせる
   第４手段と、 上記油圧が所定値以上と確認されると、上記回
   転速度検出手段により、第２の所定の回転速度と
   なつたか否かを確認し、第２の所定の回転速度に
   なつていないと確認されると、所定時間後に再起
   動させる第５手段と、 を具備することを特徴とするガスタービンエンジ
   ンの自動制御装置。 ２ シーケンス制御をマイコンで行い、ガスター
   ビンエンジンの動作に関連する各種機器の制御信
   号の個々の出力ポートを抵抗器を介して接地する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガ
   スタービンエンジンの自動制御装置。