JPH06146931A

JPH06146931A - セラミックガスタ−ビン制御装置

Info

Publication number: JPH06146931A
Application number: JP31554092A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Goshima; 安生五嶋; Atsuhiko Izumi; 敦彦和泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【構成】放風弁９を全閉とするための全閉信号が基準制
御信号１１０として出力される一方、負荷遮断により接
点１２が閉となり放風弁９を全開するための全開信号が
基準制御信号として出力される。一方、除算器１３で
は、燃料流量信号を空気流量信号で除算して燃料空気比
信号１０６を出力し、この信号は微分器１４により微分
され微分信号１０７となり、不感帯処理器１５および制
御器１６を介して負荷変化に応じて基準制御信号を修正
するための修正制御信号１０９を加算器１７へ出力す
る。加算器１７では、基準制御信号に修正制御信号が加
算され、この信号を放風弁９を開閉制御する制御信号と
して放風弁９へ出力する。【効果】燃焼器の急激な温度変化を抑制してセラミック
部材を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックガスタービ
ンの制御装置に係わり、特に、起動・停止過程に好適な
セラミックガスタービン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギー需要の増加は、化石燃
料に頼る傾向が強く化石燃料によるエネルギー供給量が
増大し、それに伴いＣＯ₂ の排出量も増大している。
このため地球温暖化の危機が叫ばれ、ＣＯ₂ の排出量
を地球規模で規制しようとしている。このような背景か
ら、ガスタービンサイクルと蒸気タービンサイクルを組
み合わせた複合発電プラントは高効率が期待でき、引い
ては、ＣＯ₂ の削減にもつながるものとして期待され
ている。ガスタービンは、入口温度を上げることによる
効率向上が可能であるため注目されており、中でもセラ
ミックガスタービンは耐熱性があるため大幅な効率向上
が期待されている。

【０００３】以下、図５に示すセラミックガスタービン
の概略系統図に従って説明する。

【０００４】図において、空気圧縮機１は、大気より空
気を取り込み所定の圧力まで圧縮して、燃焼器２へ燃焼
用空気を供給する。空気圧縮機１は、後述するガスター
ビン３とタービン軸４で直結されており、ガスタービン
３は回転力を得る。

【０００５】燃料圧縮機５は、燃料ガスを取り込み燃焼
器２へ燃料を供給するに充分な圧力を得る。燃料ガス
は、燃料圧縮機５と燃焼器２を結ぶパイプに設けられた
燃料圧力制御弁６と燃料弁７を経由して供給される。燃
焼器２への燃料流量は、燃料弁７の開度を制御すること
により調節される。燃焼器２では、燃料を空気と混合さ
せて、高温、高圧の燃焼ガスを生成する。

【０００６】この高温、高圧の燃焼ガスは、ガスタービ
ン３に供給され、ガスタービン３は回転力を得る。発電
機８はガスタービン３によって駆動され電力を発生し
て、図示省略する電力系統に供給する。

【０００７】ここで、放風弁９は、負荷遮断やトリップ
時に燃料弁７の急閉信号に対応して開動作をして放風
し、燃焼温度が急激に低下してセラミック部材に大きな
引張応力が加わるのを防止するために設けられている。

【０００８】すなわち、図示省略する電力系統に何らか
の事故が発生すると、発電所では発電機８を図示省略す
る電力系統と切り離して事故の波及を防ぐ。このような
状態を負荷遮断と称するが、発電機８の負荷が瞬時に″
零″となるため、ガスタービン軸４は加速トルクを受け
てその回転数が急上昇する。図示省略するガスタービン
制御装置では、この回転数の上昇に伴って、燃料弁７を
急閉してガスタービン３の出力を急減させて回転数上昇
を規定の値以内に抑える。

【０００９】このとき、燃焼器２への燃料流量が急減す
るため、燃焼器２やガスタービン３の第１段翼などは作
動流体の温度が急激に低下してセラミック部材は、大き
な引張応力を受ける。セラミックなどの脆性材料は急激
な温度変化に弱く、特に引張応力に対して敏感である。

【００１０】そこで、このような場合には、放風弁制御
装置１０がアクチュエータ１１を介して放風弁９を急開
して放風する。この結果、燃焼器２へ空気流量が急減さ
せて、燃焼器２の燃焼ガスの温度低下を所定値以下に抑
える。

【００１１】ここで、放風弁９の作用を図６を参照して
説明すると、放風弁制御装置１０は、負荷遮断の検出に
より図示省略する継電器によって駆動される接点１２
と、全開信号１０１と全閉信号１０２と制御信号１０３
とからなる。

【００１２】通常運転中は、図示省略する継電器は不動
作状態であるから接点１２はａ接点が開状態、ｂ接点が
閉状態となり、全閉信号１０２が制御信号１０３とな
る。この制御信号１０３は、アクチュエータ１１を介し
て、放風弁９を閉状態にする。すなわち、空気圧縮機１
の圧縮空気は全て燃焼器２へ流入し、通常運転を行う。

【００１３】負荷遮断が発生すると、図示省略する継電
器が動作状態となるから接点１２のａ接点が閉状態、ｂ
接点が開状態となり、全開信号１０１が制御信号１０３
となる。この制御信号１０３はアクチュエータ１１を介
して、放風弁９を開状態として、空気圧縮機１の圧縮空
気の大半を放風弁９を介して大気へ放出し、燃焼器２へ
は一部のみ圧縮空気を流入させる。これによって燃焼器
２の燃焼温度が急激に低下することを防止し、セラミッ
ク部材にかかる引張応力を軽減する。このようにして、
ガスタービン３は安定した温度状態で運転される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、負荷遮
断時に放風弁を全閉から全開とする従来の制御では、負
荷の急激な変化に充分に対応して制御することが困難で
あり、燃焼温度の急激な変化を防止できないという問題
がある。

【００１５】すなわち、タービンの起動・停止等の負荷
変化が急激のとき、燃焼器２の燃焼温度の変化が大き
く、かつ、燃焼温度の変化が繰り返されると、セラミッ
ク部材に繰り返し引張り応力が与えられ、セラミック部
材が損傷するという問題がある。

【００１６】また、一方で、セラミック部材の保護のた
めにガスタービン３の起動や停止過程、さらに、それ以
外のときの負荷変化をできるだけ少なくすれば、追述性
が悪くなり、さらに、燃料ロスが大きいという問題があ
る。

【００１７】これを解決するには、脆性材料であるセラ
ミック部材の寿命を長くするため、まず、温度の変化率
を小さく取る必要があり、起動・停止のとき負荷変化を
ゆっくりと経過させる必要があるが、一方で、ガスター
ビン３として起動・停止の負荷変化過程をできるだけ短
くして、追従性がよく、燃料のロスの少ない運用をする
ことが求められている。

【００１８】そこで、本発明は、ガスタービンの状態変
化に拘らず、燃焼器の燃焼温度が急激に変化するのを防
止して、セラミック部材にかかる繰り返し応力を軽減
し、かつ、追従性が良く、燃料ロスの少ない運転をする
ことができる放風弁制御装置を備えたセラミックガスタ
ービン制御装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、空気
を圧縮し圧縮された空気を供給する空気圧縮機と、燃料
に圧力を加えて供給する燃料圧縮機と、供給された空気
と供給された燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する
燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、負
荷急変時に空気圧縮機の空気を外部へ放風する放風弁と
を有すると共に、耐熱材としてセラミック部材を使用し
たセラミックガスタービン制御装置において、放風弁を
全閉とするための全閉信号を基準制御信号として出力す
る一方、負荷遮断により放風弁を全開するための全開信
号を基準制御信号として出力する手段、燃焼器へ供給す
る空気流量と燃料流量とを検出して、それぞれ空気流量
信号と燃料流量信号とを出力する各検出手段と、燃料流
量信号を空気流量信号で除算して燃料空気比信号を出力
する除算手段と、基準制御信号を修正するため燃料空気
比信号の変化状態に応じて修正制御信号を出力する手段
と、基準制御信号に修正制御信号を加算して、この信号
を放風弁を開閉制御する制御信号として放風弁へ出力す
る加算手段とを設けるようにしたものである。

【００２０】請求項４の発明は、空気を圧縮し圧縮され
た空気を供給する空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて供
給する燃料圧縮機と、供給された空気と供給された燃料
を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガ
スにより駆動するガスタービンと、負荷急変時に空気圧
縮機の空気を外部へ放風する放風弁とを有すると共に、
耐熱材としてセラミック部材を使用したセラミックガス
タービン制御装置において、放風弁を全閉とするための
全閉信号を基準制御信号として出力する一方、負荷遮断
により放風弁を全開するための全開信号を基準制御信号
として出力する手段、ガスタービンの排気ガス温度と空
気圧縮機の吐出圧力を検出して、それぞれ排ガス温度検
出信号と圧縮機吐出圧検出信号とを出力する各検出手段
と、排ガス温度検出信号と圧縮機吐出圧検出信号とに基
づいて演算処理して入口温度推定信号を出力する入口温
度推定手段と、入口温度推定信号に基づいて所定の変化
をする入口温度設定信号を出力する手段と、入口温度設
定信号と入口温度推定信号とを加減算して入口温度偏差
信号を出力する手段と、基準制御信号を修正するため入
口温度設定偏差信号に応じて修正制御信号を出力する手
段と、基準制御信号に修正制御信号を加算して、この加
算された信号を放風弁を開閉制御する制御信号として放
風弁へ出力する加算手段とを設けるようにしたものであ
る。

【００２１】

【作用】請求項１の発明は、通常運転のとき、全閉信号
が基準制御信号として出力される一方、負荷遮断により
全開信号が基準制御信号として出力される。一方、燃料
流量信号が空気流量信号で除算されて燃料空気比信号と
して出力される。次に、基準制御信号を修正するための
修正制御信号は、燃料空気比信号の変化状態に応じて増
減して出力される。そして、基準制御信号と修正制御信
号とは加算され、この加算された信号を制御信号として
この制御信号により放風弁の開閉制御がされる。これに
より、燃料空気比信号の変化が大きいとき、その変化を
所定の値に抑制するように修正制御信号が増減されて放
風弁の開閉制御がされる。従って、起動または停止、さ
らに、負荷変化時の燃料流量が大きく変化する過程で
も、セラミック部材の温度変化速度が所定の値以下に抑
制されるからセラミック部材へのストレスを小さくする
ことができる。

【００２２】請求項４の発明は、通常運転のとき、全閉
信号が基準制御信号として出力される一方、負荷遮断に
より全開信号が基準制御信号として出力される。一方、
排ガス温度検出信号と圧縮機吐出圧検出信号とに基づい
て演算処理がされ、入口温度推定信号が出力される。こ
の入口温度推定信号に基づいて所定の変化信号を設定す
る入口温度設定信号が生成される。次に、入口温度設定
信号と入口温度推定信号との偏差が入口温度偏差信号と
して算出され、この入口温度偏差信号に応じて基準制御
信号を修正するため修正制御信号が出力される。そし
て、基準制御信号と修正制御信号とは、加算され、この
加算された制御信号により放風弁が開閉制御される。こ
れにより、入口温度推定信号の変化が大きいとき、その
変化を所定の値に抑制するように修正制御信号が増減さ
れて放風弁の開閉制御がされる。従って、起動、また
は、停止、さらに、負荷変化時の燃料流量が大きく変化
する過程でも、セラミック部材の温度の変化速度が所定
の値以下に抑制されるからセラミック部材へのストレス
を小さくすることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２４】図１は、本発明の第１実施例を示す放風弁
制御装置の構成図である。従来例を示す図６と同一符号
は、同一部分または相当部分を示す。図１が図６と異な
る点は、除算器１３と微分器１４と不感帯処理器１５と
制御器１６と加算器１７とを追設している点である。

【００２５】ここで、除算器１３は、燃料流量検出信号
１０４を空気流量検出信号１０５で除算して、この結果
をＦ／Ａ比信号１０６として出力する。微分器１４は、
Ｆ／Ａ比信号１０６を微分して微分信号１０７を出力す
る。不感帯処理器１５は、微分信号１０７に不感帯処理
を施して補助信号１０８として出力する。制御器１６
は、補助信号１０８に比例演算などを施して修正制御信
号１０９として出力する。加算器１７は、全開信号１０
１または全閉信号１０２を基準とする基準制御信号１１
０から修正制御信号１０９を減算して制御信号１０３を
出力する。

【００２６】上記構成で、通常運転時には全閉信号１０
２が基準制御信号として出力される一方、負荷遮断が検
出されると、接点１２のａ接点が閉じて切り換えられ、
全閉信号１０２から全開信号１０１となり、この全開信
号１０１が基準制御信号１１０として出力される。

【００２７】一方、ガスタービン３の運転状態に対応し
て変化する燃料流量検出信号１０４と空気流量検出信号
１０５とは、除算器１３により除算処理がされてＦ／Ａ
比信号１０６となる。このＦ／Ａ比信号１０６は、微分
器１４により微分され、さらに、不感帯処理器１５を経
て、補助信号１０８信号となる。この補助信号１０８は
制御器１６により比例処理、あるいは比例・微分処理が
施されて、制御器１６から修正制御信号１０９が出力さ
れる。

【００２８】加算器１７では、基準制御信号１１０に修
正制御信号１０９が図示符号で加算される。これによっ
て、基準制御信号１１０に対して修正がされて制御信号
１０３が生成され、この制御信号１０３がアクチュエー
タ１１を介して、放風弁９を開閉制御する。

【００２９】この場合に、Ｆ／Ａ比が不感帯処理器１５
の不感帯領域を超えて急に減少方向に変化したとき、そ
の変化に応じて放風弁９が開方向に制御される。この結
果、燃焼器２に流入する空気流量が減少されてＦ／Ａ比
信号１０６の急激な減少を抑える。

【００３０】このように、ガスタービンの状態変化にも
燃焼器２に流入する空気流量を適正な範囲に制御するた
め、高速な起動・停止の負荷変化に対してセラミック部
材の温度変化速度を適正な範囲に抑制できる。

【００３１】図２は、本発明の第２実施例を示す放風弁
制御装置の構成図である。

【００３２】図１に示す本発明の第１実施例と異なる点
は、図１の微分器１４の代わりに出力リミッタ１８とリ
セットワインドアップ付きの積分器１９と加算器２０と
加算器２１を設けた点である。

【００３３】ここで、出力リミッタ１８は、後述するＦ
／Ａ比設定偏差信号１１３にリミッタ処理を施してＦ／
Ａ比操作信号１１４を出力する。リセットワインドアッ
プ付きの積分器１９は、Ｆ／Ａ比操作信号１１４を上・
下限を逸脱しない範囲で積分してＦ／Ａ比設定信号１１
１を出力する。加算器２０は、Ｆ／Ａ比信号１０６から
Ｆ／Ａ比設定信号１１１を減算してＦ／Ａ比設定偏差信
号１１３を出力する。加算器２１は、Ｆ／Ａ比設定信号
１１１からＦ／Ａ比信号１０６を減算してＦ／Ａ比偏差
信号１１２を出力する。

【００３４】上記構成で、通常運転中には全閉信号１０
２が基準制御信号として出力される一方、負荷遮断が検
出されると、接点１２により全閉信号１０２から全開信
号１０１へ切り換えられ基準制御信号１１０が出力され
る。

【００３５】一方、ガスタービン３の運転状態から定ま
る燃料流量検出信号１０４と空気流量検出信号１０５と
は、除算器１３により除算処理がされてＦ／Ａ比信号１
０６となる。加算器２０では、このＦ／Ａ比信号１０６
から、Ｆ／Ａ比設定信号１１１が減算されてＦ／Ａ比設
定偏差信号１１３となる。このＦ／Ａ比設定偏差信号１
１３を入力した出力リミッタ１８とリセットワインドア
ップ付きの積分器１９では、Ｆ／Ａ比設定信号１１１が
一定レート以下でＦ／Ａ比信号１０６に時間の経過と共
に、一致させるように動作をする。すなわち、出力リミ
ッタ１８とリセットワインドアップ付きの積分器１９
は、一種の変化率制限器として動作し、急激な変化量が
入力されたとき、一定のレート以下とし、時間の経過と
共に、一定レートの変化量を設定信号として出力するよ
うになっている。

【００３６】加算器２１は、Ｆ／Ａ比設定信号１１１か
らＦ／Ａ比信号１０６を減算してＦ／Ａ比偏差信号１１
２を出力する。その後の処理は第１実施例と同様であ
る。

【００３７】すなわち、Ｆ／Ａ比偏差信号１１２は不感
帯処理器１５を経て、補助信号１０８となる。この補助
信号１０８が制御器１６により比例処理、あるいは比例
・微分処理されて修正制御信号１０９が出力される。そ
して、加算器１７で基準制御信号１１０に修正制御信号
１０９が加算される。これによって、基準制御信号１１
０が修正されて制御信号１０３が出力される。この制御
信号１０３は、アクチュエータ１１を介して、放風弁９
を開閉制御する。

【００３８】このとき、Ｆ／Ａ比信号１０６がＦ／Ａ比
設定信号１１１と異なる値のときに、セラミック部材の
温度変化が所定値以下とするように、Ｆ／Ａ比設定信号
１１１が一定レート以下でＦ／Ａ比信号１０６に近づく
ように出力される。そして、Ｆ／Ａ比設定信号１１１と
Ｆ／Ａ比信号１０６と比較して、Ｆ／Ａ比信号１０６が
Ｆ／Ａ比設定信号１１１より大きいとき、Ｆ／Ａ比偏差
信号１１２がマイナス信号となり、放風弁９を閉方向に
動作させる。逆に、Ｆ／Ａ比信号１０６がＦ／Ａ比設定
信号１１１より小さいとき、プラス信号となり放風弁９
を開方向に動作させる。すなわち、Ｆ／Ａ比偏差信号１
１２に応じて放風弁９を開閉制御して燃焼器２に流入す
る空気流量を調整してＦ／Ａ比信号１０６の変化の増減
を所定範囲内に抑える。

【００３９】このように、ガスタービンの状態変化に拘
らず燃焼器２に流入する空気流量を適正な範囲に制御す
るため、高速な起動・停止の負荷変化時にもセラミック
部材の温度変化の速度は適正な範囲に制御が可能とな
る。

【００４０】図３は、本発明の第３実施例を示す放風弁
制御装置の構成図である。

【００４１】図１の第１実施例と異なる点は、除算器１
３と微分器１４との代わりに、出力リミッタ１８とリセ
ットワインドアップ付きの積分器１９と加算器２１と符
号変換器２２とポリトロープ関数発生器２３と乗算器２
４とを設けた点である。

【００４２】出力リミッタ１８は、入口温度設定偏差信
号１１３ａに上限および下限のリミッタ処理を施して温
度設定操作信号１１４ａを出力する。リセットワインド
アップ付きの積分器１９は、温度設定操作信号１１４ａ
を上・下限を逸脱しない範囲で積分して入口温度設定信
号１１１ａを出力する。加算器２１は、入口温度設定信
号１１１ａと後述する入口温度推定信号１０６ａとを加
算して入口温度偏差信号１１２ａを出力する。符号変換
器２２は、入口温度偏差信号１１２ａに符号反転処理を
施して入口温度設定偏差信号１１３ａを出力する。ポリ
トロープ関数発生器２３は、圧縮機吐出圧検出信号１０
５ａのポリトロープ指数演算を施して温度補正信号１１
５を出力する。乗算器２４は、排ガス温度検出信号１０
４ａに温度補正信号１１５を乗算して入口温度推定信号
１０６ａを算出する。

【００４３】上記構成で、通常運転中には全閉信号１０
２が出力される一方、負荷遮断が検出されると、接点１
２が切り換えられ、全閉信号１０２が全開信号１０１と
なる。一方、ポリトロープ関数発生器２３では、圧縮機
吐出圧検出信号１０５ａを入力して所定の関数に従って
温度補正信号１１５を出力する。

【００４４】すなわち、温度補正信号１１５に対応する
排ガス温度補正係数αは、次の式（１）で算出され、上
記ポリトロープ関数発生器２３に設定されている。

【００４５】

【数１】

【００４６】ここで、ＰＣＤ：空気圧縮機１の吐出圧力ＰＧ０：ガスタービン３の排気圧力ｎ：ポリトロープ指数

【００４７】これによって、乗算器２４が排ガス温度検
出信号１０４ａと温度補正信号１１５とを乗算して入口
温度推定信号１０６ａを出力する。すなわち、次の式
（２）によりガスタービン３の入口温度ＴＧ１を求め
て、その結果を入口温度推定信号１０６ａとする。

【００４８】

【数２】ＴＧ１＝ＴＧ０×α………………（２）

【００４９】ここで、ＴＧ０：ガスタービン３の排ガス温度 α：温度補正係数

【００５０】次に、加算器２１では、入口温度設定信号
１１１ａから入口温度推定信号１０６ａが減算され入口
温度偏差信号１１２ａを出力し、不感帯処理器１５を経
て、補助信号１０８となる。

【００５１】一方、入口温度偏差信号１１２ａは符号変
換器２２で符号反転されて入口温度設定偏差信号１１３
ａとなる。この入口温度設定偏差信号１１３ａは出力リ
ミッタ１８とリセットワインドアップ付きの積分器１９
を介して、入口温度設定信号１１１ａが一定レート以下
で入口温度推定信号１０６ａに近づくように出力され
る。

【００５２】補助信号１０８は、制御器１６で比例処
理、あるいは比例・微分処理を施されて修正制御信号１
０９となり、加算器１７に入力する。加算器１７では基
準制御信号１１０に修正制御信号１０９が加算される。
これによって、基準制御信号１１０が修正されて制御信
号１０３をアクチュエータ１１を介して放風弁９を開閉
制御する。

【００５３】すなわち、入口温度推定信号１０６ａが増
加方向に変化したときには、入口温度設定信号１１１ａ
が一定レート以下で増加して入口温度推定信号１０６ａ
に近づいて出力する。これにより、放風弁９を閉方向に
制御して燃焼器２に流入する空気流量を増加させて入口
温度の増加率を抑える。逆に、入口温度推定信号１０６
ａが減少方向に変化したときには、放風弁９を開方向に
制御して燃焼器２に流入する空気流量を減少させて入口
温度の減少を抑える。

【００５４】このように、ガスタービンの状態変化時に
も燃焼器２に流入する空気流量を適正な範囲に制御する
ため、高速な起動・停止等の負荷変化時にもセラミック
部材の温度変化速度は適正な範囲に制御できる。

【００５５】図４は、本発明の第４実施例を示す放風弁
制御装置の構成図である。

【００５６】第４実施例は図３に示す第３実施例のポリ
トロープ関数発生器２３と乗算器２４の代わりに入口温
度推定器２５を設けた点が異なる。

【００５７】入口温度推定器２５は、排ガス温度検出信
号１０４ａと圧縮機吐出圧検出信号１０５ａを入力して
前記の式（１）および式（２）の演算処理をして入口温
度推定信号１０６ａを出力するものである。

【００５８】第４実施例では排ガス温度検出信号１０４
ａと圧縮機吐出圧検出信号１０５ａから入口温度推定信
号１０６ａを算出するアルゴリズムが第３実施例と同じ
である。従って、第４実施例は第３実施例で説明した作
用と同様であり、同様の効果が得られる。

【００５９】なお、以上の実施例では、負荷状態の変化
が大きいとき、その変化を抑制するため放風弁を開閉制
御させているが、放風弁だけの制御に限らず、放風弁の
制御と共に、入口温度偏差信号に基づく信号を用いて燃
料弁の制御信号を増減させ燃料弁の開度を制御すること
もできる。これによれば空気のみならず負荷状態の変化
に対応して燃料も空気より先行的に増減されるから一層
負荷状態に対応して燃焼温度の急激な変化を抑制するこ
とができる。また、放風弁の開閉制御と共に、入口温度
設定偏差信号に基づく信号を用いて空気圧縮機の入口可
変翼の開閉信号を増減させて入口可変翼の開度を制御す
ることもできる。これによれば、放風弁の開閉制御より
先行して入口可変翼が制御されるから、急激な燃焼温度
変化に応じて迅速にその変化を抑制することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
荷変化に応じて放風弁を開閉制御するから負荷状態変化
に拘らず燃焼器に流入する空気流量が適正な範囲に制御
され、高速な起動および停止、さらに、負荷変化時にも
セラミック部材の温度変化速度を適正な範囲に抑制でき
る。従って、セラミック部材の損傷が防止され寿命を永
くするすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す放風弁制御装置の構
成図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す放風弁制御装置の構
成図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す放風弁制御装置の構
成図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す放風弁制御装置の構
成図である。

【図５】ガスタービンプラントの概略系統図である。

【図６】従来例を示す放風弁制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１空気圧縮機２燃焼器３ガスタービン５燃料圧縮機６燃料圧力制御弁７燃料弁９放風弁１０放風弁制御装置１２接点１３除算器１４微分器１５不感帯処理器１６制御器１７加算器１８出力リミッタ１９リセットワインドアップ付きの積分器２０加算器２１加算器２２符号変換器２３ポリトロープ関数発生器２４乗算器２５入口温度推定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気を圧縮し圧縮された空気を供給する
空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて供給する燃料圧縮機
と、前記供給された空気と前記供給された燃料を混合燃
焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスに
より駆動するガスタービンと、負荷急変時に前記空気圧
縮機の空気を外部へ放風する放風弁とを有すると共に、
耐熱材としてセラミック部材を使用するセラミックガス
タービン制御装置において、前記放風弁を全閉とするための全閉信号を基準制御信号
として出力する一方、負荷遮断により前記放風弁を全開
するための全開信号を基準制御信号として出力する手
段、前記燃焼器へ供給する空気流量と燃料流量とを検出し
て、それぞれ空気流量信号と燃料流量信号とを出力する
各検出手段と、前記燃料流量信号を前記空気流量信号で除算して燃料空
気比信号を出力する除算手段と、前記基準制御信号を修正するため前記燃料空気比信号の
変化状態に応じて修正制御信号を出力する手段と、前記基準制御信号に前記修正制御信号を加算して、この
信号を前記放風弁を開閉制御する制御信号として前記放
風弁へ出力する加算手段とを備えたことを特徴とするセ
ラミックガスタービン制御装置。
【請求項２】前記燃料空気比信号を微分して、この微
分信号の変化状態に応じて前記修正制御信号を出力する
手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のセラミッ
クガスタービン制御装置。
【請求項３】前記燃料空気比信号に基づいて所定の変
化をする燃料空気比設定信号を出力する手段と、前記燃
料空気比設定信号と前記燃料空気比信号との偏差を演算
して燃料空気比偏差信号を出力する手段と、前記燃料空
気比偏差信号に応じて前記修正制御信号を出力する手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載のセラミックガ
スタービン制御装置。
【請求項４】空気を圧縮し圧縮された空気を供給する
空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて供給する燃料圧縮機
と、前記供給された空気と前記供給された燃料を混合燃
焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスに
より駆動するガスタービンと、負荷急変時に前記空気圧
縮機の空気を外部へ放風する放風弁とを有すると共に、
耐熱材としてセラミック部材を使用するセラミックガス
タービン制御装置において、前記放風弁を全閉とするための全閉信号を基準制御信号
として出力する一方、負荷遮断により前記放風弁を全開
するための全開信号を基準制御信号として出力する手
段、前記ガスタービンの排気ガス温度と前記空気圧縮機の吐
出圧力を検出して、それぞれ排ガス温度検出信号と圧縮
機吐出圧検出信号とを出力する各検出手段と、前記排ガス温度検出信号と前記圧縮機吐出圧検出信号と
に基づいて演算処理して入口温度推定信号を出力する入
口温度推定手段と、前記入口温度推定信号に基づいて所定の変化をする入口
温度設定信号を出力する手段と、前記入口温度設定信号と前記入口温度推定信号とを加減
算して入口温度偏差信号を出力する手段と、前記基準制御信号を修正するため前記入口温度設定偏差
信号に応じて修正制御信号を出力する手段と、前記基準制御信号に前記修正制御信号を加算して、この
加算された信号を前記放風弁を開閉制御する制御信号と
して前記放風弁へ出力する加算手段とを備えたことを特
徴とするセラミックガスタービン制御装置。
【請求項５】前記燃焼器へ供給する燃料流量を制御す
るための燃料弁の制御信号を前記入口温度偏差信号に基
づく信号によって増減させて前記燃料弁の開度を制御す
る手段を付加したことを特徴とする請求項４記載のセラ
ミックガスタービン制御装置。
【請求項６】前記空気圧縮機の入口可変翼の開度を可
変する開度信号を前記入口温度設定偏差信号に基づく信
号によって増減させて前記入口可変翼の開度を制御する
手段を付加したことを特徴とする請求項４記載のセラミ
ックガスタービン制御装置。