JPH0555769B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0555769B2 JPH0555769B2 JP59218886A JP21888684A JPH0555769B2 JP H0555769 B2 JPH0555769 B2 JP H0555769B2 JP 59218886 A JP59218886 A JP 59218886A JP 21888684 A JP21888684 A JP 21888684A JP H0555769 B2 JPH0555769 B2 JP H0555769B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bypass valve
- air
- combustor
- fuel
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/26—Controlling the air flow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、バイパス弁を有するガスタービン燃
焼器のバイパス空気量の制御方法に関し、特に精
度の高い燃空比演算値をもとにバイパス弁を制御
する方法に関する。
焼器のバイパス空気量の制御方法に関し、特に精
度の高い燃空比演算値をもとにバイパス弁を制御
する方法に関する。
従来の技術
ガスタービン燃焼器は、燃空比（燃料と空気と
の重量比）の広い範囲で、安定した連続燃焼を維
持しなければならない。このため、構造および制
御面で各種方式が採用されており、バイパス弁を
備えて圧縮機を出た空気の一部を、燃焼器内の燃
空比を適当な値に保持するよう燃焼器をバイパス
して、タービンに導くようにすることもそのひと
つである。
の重量比）の広い範囲で、安定した連続燃焼を維
持しなければならない。このため、構造および制
御面で各種方式が採用されており、バイパス弁を
備えて圧縮機を出た空気の一部を、燃焼器内の燃
空比を適当な値に保持するよう燃焼器をバイパス
して、タービンに導くようにすることもそのひと
つである。
第３図は、環状かん形（外筒は環状、内筒はか
ん形）ガスタービン燃焼器のバイパス弁を使用し
た代表例で、特に環状かん形パイロツト燃焼式バ
イパス弁付燃焼器の例である。この図において、
符号１はパイロツト燃料入口、２はパイロツト燃
焼噴射ノズル、３はパイロツト燃焼筒、４は主燃
焼筒、５は燃焼器車室、６は尾筒、７はタービン
静翼、８はバイパス空気エルボ、９はバイパス弁
（図ではバタフライ弁）、１０はバイパス弁作動機
構、１１はデフユーザ、１２は圧縮空気、１３は
バイパス空気を示している。勝縮空気１２はデフ
ユーザ１１を通つて燃焼器に入り、その一部のバ
イパス空気１３がバイパス弁９に入る。
ん形）ガスタービン燃焼器のバイパス弁を使用し
た代表例で、特に環状かん形パイロツト燃焼式バ
イパス弁付燃焼器の例である。この図において、
符号１はパイロツト燃料入口、２はパイロツト燃
焼噴射ノズル、３はパイロツト燃焼筒、４は主燃
焼筒、５は燃焼器車室、６は尾筒、７はタービン
静翼、８はバイパス空気エルボ、９はバイパス弁
（図ではバタフライ弁）、１０はバイパス弁作動機
構、１１はデフユーザ、１２は圧縮空気、１３は
バイパス空気を示している。勝縮空気１２はデフ
ユーザ１１を通つて燃焼器に入り、その一部のバ
イパス空気１３がバイパス弁９に入る。
従来のバイパス弁制御方法としては、
ａ 燃料と空気との流量を計測して燃空比を求
め、その信号によつてバイパス弁９を制御す
る、 ｂ 非適正燃空比によつて発生した排ガス中の
NOX、CO、UHC（未燃炭化水素）等の濃度を
計測し、その濃度に応じてバイパス弁９を制御
する などの方式が提案されている。
め、その信号によつてバイパス弁９を制御す
る、 ｂ 非適正燃空比によつて発生した排ガス中の
NOX、CO、UHC（未燃炭化水素）等の濃度を
計測し、その濃度に応じてバイパス弁９を制御
する などの方式が提案されている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、これらのバイパス弁制御方法において
は、まず、ａ方式では空気流量の計測精度が悪
く、適正な制御ができない、一方ｂ方式で応答速
度が遅く、急激な負荷変動に対し追随することが
できない、といつた欠点を有している。
は、まず、ａ方式では空気流量の計測精度が悪
く、適正な制御ができない、一方ｂ方式で応答速
度が遅く、急激な負荷変動に対し追随することが
できない、といつた欠点を有している。
したがつて、本発明は、起動から各種負荷に対
応して、精度の高い燃空比を維持させ、しかも急
激な負荷変動にも追随できるようなガスタービン
燃焼器のバイパス弁制御方法を目的とする。
応して、精度の高い燃空比を維持させ、しかも急
激な負荷変動にも追随できるようなガスタービン
燃焼器のバイパス弁制御方法を目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明によれば、計測精度の高い、燃焼器車室
内空気圧力（P2）および発電機出力（LGEN）を入
力信号とし、空気圧力P2の関係Ｆ（P2）と発電機
出力LGENとの比α＝LGEN／Ｆ（P2）を演算し、燃
空比を表わすその比αに対応したバイパス弁開度
を設定するようにした、燃空比に対するバイパス
弁制御の方法が提供される。
内空気圧力（P2）および発電機出力（LGEN）を入
力信号とし、空気圧力P2の関係Ｆ（P2）と発電機
出力LGENとの比α＝LGEN／Ｆ（P2）を演算し、燃
空比を表わすその比αに対応したバイパス弁開度
を設定するようにした、燃空比に対するバイパス
弁制御の方法が提供される。
実施例
以下第１図および第２図に例示した本発明の好
適な実施例について詳述する。
適な実施例について詳述する。
第１図は、バイパス弁角度設定信号を出力する
までの流れ図である。第１図において、符号１４
は発電機出力LGENを信号として入力する装置、１
５は燃焼器車室内の空気圧力P2を信号として入
力する装置、１６は空気圧力P2からある関数Ｆ
（P2）を発生する装置、１７は発電機出力LGENと
関数Ｆ（P2）とから両者の商α＝LGEN／Ｆ（P2）を
演算して出力する装置、１８は商αに対してバイ
パス弁角度信号CSOをある関数で設定する装置、
１９はバイパス弁角度設定信号CSOを受けてバ
イパス弁を制御するサーボモータである。
までの流れ図である。第１図において、符号１４
は発電機出力LGENを信号として入力する装置、１
５は燃焼器車室内の空気圧力P2を信号として入
力する装置、１６は空気圧力P2からある関数Ｆ
（P2）を発生する装置、１７は発電機出力LGENと
関数Ｆ（P2）とから両者の商α＝LGEN／Ｆ（P2）を
演算して出力する装置、１８は商αに対してバイ
パス弁角度信号CSOをある関数で設定する装置、
１９はバイパス弁角度設定信号CSOを受けてバ
イパス弁を制御するサーボモータである。
作 用
まず、ガスタービン燃焼器車室内の空気圧力
P2および発電機出力LGENを計測する。
P2および発電機出力LGENを計測する。
空気圧力P2より関数Ｆ（P2）を演算する。関数
Ｆ（P2）を簡易解析結果によれば、 である。但し、Ｋは流体の比熱比cp／cy cp：定圧比熱 cv：定積比熱 で与えられるが、実用上は詳細解析結果を Ｆ（P2）＝ａ×P2＋ｂ （ａ、ｂは常数） 等の簡易関数で近似するのが望ましい。
Ｆ（P2）を簡易解析結果によれば、 である。但し、Ｋは流体の比熱比cp／cy cp：定圧比熱 cv：定積比熱 で与えられるが、実用上は詳細解析結果を Ｆ（P2）＝ａ×P2＋ｂ （ａ、ｂは常数） 等の簡易関数で近似するのが望ましい。
演算装置１７においては、関数Ｆ（P2）および
発電機出力LGENから α＝LGEN／Ｆ（P2） を演算する。
発電機出力LGENから α＝LGEN／Ｆ（P2） を演算する。
演算装置１７に計算したαに対して、関数設定
装置１８において、バイパス弁開度設定信号
CSOを設定する。この信号CSOにより、バイパ
ス弁開度制御を行なう。
装置１８において、バイパス弁開度設定信号
CSOを設定する。この信号CSOにより、バイパ
ス弁開度制御を行なう。
ここでαは、以下に示す如く、充分な精度でガ
スタービンの燃空比を代表している。すなわち、
第２図に示すように、ガスタービンの基本サイク
ル（ブレイトンサイクル）を考える。
スタービンの燃空比を代表している。すなわち、
第２図に示すように、ガスタービンの基本サイク
ル（ブレイトンサイクル）を考える。
まず、単位空気量について考える。
ΔIc＝Cp（T2−T1） (1)
ΔIt＝Cp（T3−T4） (2)
ΔIb＝Cp（T3−T2） (3)
但し、ΔIcは圧縮機のエンタルピ上昇、ΔItは
タービンのエンタルピ落差、ΔIbは燃焼器のエン
タルピ上昇、T1は圧縮機入口温度、T2は圧縮機
出口温度、T3はタービン入口温度、T4はタービ
ン出口温度である。
タービンのエンタルピ落差、ΔIbは燃焼器のエン
タルピ上昇、T1は圧縮機入口温度、T2は圧縮機
出口温度、T3はタービン入口温度、T4はタービ
ン出口温度である。
発生仕事は(1)〜(3)式より
ΔIw＝Cp（T1＋T3−T2＋T4） (4)
ここで、等エントロピー変化の式を下記の如く
書く。
書く。
但し、ｒはP1を圧縮機吸込圧力およびタービ
ン出力圧力とするときｒ＝P2／P1の圧力比であ
る。
ン出力圧力とするときｒ＝P2／P1の圧力比であ
る。
(3)〜(5)式より
燃焼器入熱量は
ΔIb＝ｎ×LHV (7)
但し、ｎは燃料量／空気量の燃空比、LHVは
燃料の単位重量当りの発熱量である。
燃料の単位重量当りの発熱量である。
(6)式および(7)式から実流量に於ける発生仕事を
求めると 但し、Ｇは空気流量である。
求めると 但し、Ｇは空気流量である。
タービンの流量特性を与える常数kt＝Ｇ√
T3／P2を(8)式に組合せて (3)、(5)、(7)式を用いて(9)式を書き換えると、 ここで、次の変数αを定義する (11)式により(10)式を書き換えると ここで、 は実際上、常数＝Ｃとみなせるので、 α＝ｎ／√ｎ×LHV／Cp＋Ｃ (13) すなわち、αはLHV、Cpおよびｃが一定であ
るので、燃空比ｎを代表するのである。一方、(11)
式において、kt、p1、LHVはほぼ一定値である
のでαは の関数となる。
T3／P2を(8)式に組合せて (3)、(5)、(7)式を用いて(9)式を書き換えると、 ここで、次の変数αを定義する (11)式により(10)式を書き換えると ここで、 は実際上、常数＝Ｃとみなせるので、 α＝ｎ／√ｎ×LHV／Cp＋Ｃ (13) すなわち、αはLHV、Cpおよびｃが一定であ
るので、燃空比ｎを代表するのである。一方、(11)
式において、kt、p1、LHVはほぼ一定値である
のでαは の関数となる。
なお、
を一定とした場合の誤差は、T1＝260〜310°K、
ｒ＝13〜10の変動があるとして、実際の計算を行
なうと、αは１：1.051（ｎ＝0.02とする）とな
り、実用上充分な精度で、常数として扱えること
がわかる。
ｒ＝13〜10の変動があるとして、実際の計算を行
なうと、αは１：1.051（ｎ＝0.02とする）とな
り、実用上充分な精度で、常数として扱えること
がわかる。
効 果
本発明方法によれば、ガスタービン燃焼器内の
燃焼部分の燃空比を、燃焼器内でのNOx発生を
できるだけ低くなるよう、かつ安定燃焼が行なわ
れるように、制御するに当り、燃焼器車室内空気
圧力と発電機出力とを計測し演算して制御するこ
とにより、その圧力および出力は共に測定精度、
応答性、測定の信頼性に優れているので、精度信
頼性共に優れた制御を得ることができる。
燃焼部分の燃空比を、燃焼器内でのNOx発生を
できるだけ低くなるよう、かつ安定燃焼が行なわ
れるように、制御するに当り、燃焼器車室内空気
圧力と発電機出力とを計測し演算して制御するこ
とにより、その圧力および出力は共に測定精度、
応答性、測定の信頼性に優れているので、精度信
頼性共に優れた制御を得ることができる。
第１図は本発明によるバイパス弁制御方法を示
す流れ図、第２図は本発明の方法の作用を説明す
るための図、第３図は本発明方法の対象となるバ
イパス弁をそなえたガスタービン燃焼器の例を示
す断面図である。 １……パイロツト燃料入口、２……パイロツト
燃料噴射ノズル、３……パイロツト燃焼筒、４…
…主燃焼筒、５……燃焼器車室、６……尾筒、７
……タービン静翼、８……バイパス空気エルボ、
９……バイパス弁、１０……バイパス弁作動機
構、１１……デフユーザ、１２……圧縮空気、１
３……バイパス空気、１４……発電機出力の入力
装置、１５……燃焼器車室内空気の入力装置、１
６……関数発生装置、１７……演算装置、１８…
…関数設定装置、１９………サーボモータ。
す流れ図、第２図は本発明の方法の作用を説明す
るための図、第３図は本発明方法の対象となるバ
イパス弁をそなえたガスタービン燃焼器の例を示
す断面図である。 １……パイロツト燃料入口、２……パイロツト
燃料噴射ノズル、３……パイロツト燃焼筒、４…
…主燃焼筒、５……燃焼器車室、６……尾筒、７
……タービン静翼、８……バイパス空気エルボ、
９……バイパス弁、１０……バイパス弁作動機
構、１１……デフユーザ、１２……圧縮空気、１
３……バイパス空気、１４……発電機出力の入力
装置、１５……燃焼器車室内空気の入力装置、１
６……関数発生装置、１７……演算装置、１８…
…関数設定装置、１９………サーボモータ。
Claims (1)
- １ ガスタービン燃焼器の車室内空気圧力P2と
発電機出力LGENとを計測し、前記空気圧力P2をも
とに関数Ｆ（P2）を発生させ、この関数Ｆ（P2）
と前記発電機出力LGENとの比α＝LGEN／Ｆ（P2）
を演算し、その比に対応したバイパス弁開度を設
定し、この設定弁開度でバイパス弁の開度を制御
する、ガスタービン燃焼器バイパス弁制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21888684A JPS6196333A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | ガスタ−ビン燃焼器バイパス弁制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21888684A JPS6196333A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | ガスタ−ビン燃焼器バイパス弁制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196333A JPS6196333A (ja) | 1986-05-15 |
| JPH0555769B2 true JPH0555769B2 (ja) | 1993-08-17 |
Family
ID=16726847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21888684A Granted JPS6196333A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | ガスタ−ビン燃焼器バイパス弁制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6196333A (ja) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52319A (en) * | 1974-06-04 | 1977-01-05 | Westinghouse Electric Corp | Backkup control device for gas turbine power plant |
| JPS5110282A (ja) * | 1974-07-15 | 1976-01-27 | Tokyo Shibaura Electric Co | Sangyoyokonpyuutadeseigyosareru suchiseigyosochi |
| US3977182A (en) * | 1975-06-20 | 1976-08-31 | General Motors Corporation | Gas turbine control |
| JPS5334248A (en) * | 1976-09-10 | 1978-03-30 | Kawasaki Denki Kogyo | Motorcar elevator landing device |
| JPS57122223A (en) * | 1981-01-21 | 1982-07-30 | Hitachi Ltd | Method of air supply and its apparatus for gas turbine combustor |
| JPS5855622A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-02 | Hitachi Ltd | 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 |
| JPS58140520A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-20 | Toshiba Corp | 燃焼器 |
-
1984
- 1984-10-18 JP JP21888684A patent/JPS6196333A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6196333A (ja) | 1986-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |