JPH07166891A

JPH07166891A - ガスタービン制御装置

Info

Publication number: JPH07166891A
Application number: JP31693493A
Authority: JP
Inventors: Koji Jibiki; 曵浩至地; Hideo Hosaka; 坂英夫保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料切替時における弁の開閉の切替動作の不
安定を防止し、燃料の配分特性の誤差を最小限に抑制し
てＮＯｘ低減効果を十分に発揮することにある。【構成】燃料制御弁を燃料供給路に設けてこれの下流
を第１供給路及び第２供給路に分岐し、これら第１及び
第２供給路に各々第１及び第２燃料分配弁を介装し、こ
の第１燃料分配弁の下流の第１供給路を、燃焼器の高負
荷時の拡散燃料系統及びパイロット予混合燃料系統に接
続し、第２燃料分配弁の下流の第２供給路に３方切替弁
を介装し、この３方切替弁の２つの下流分岐路を各々燃
焼器の低負荷時の拡散燃料系統及びメイン燃料系統に接
続したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電プラント等に適用
される低ＮＯｘ燃焼器を備えたガスタービン制御装置に
関し、詳しくは、燃料切替時における弁の開閉の切替動
作の不安定を防止し、燃料の配分特性の誤差を最小限に
抑制してＮＯｘ低減効果を十分に発揮できるガスタービ
ン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスタービン燃料として、軽油、
灯油等の液体燃料が多用されていたが、近年エネルギ資
源の多角的活用等の観点から、これらの液体燃料に代え
て、気化した液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化プロパンガ
ス（ＬＰＧ）等のガス燃料を用いることが多くなりつつ
ある。

【０００３】また、ガスタービンに関して、公害対策や
環境対策等の社会的な要請も高まっており、特に、ガス
タービンの燃焼器から発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の
抑制が急務となっている。ＮＯｘの発生は、ガスタービ
ンの燃焼器内での局所的な燃焼も含めた燃焼温度の高温
化に起因することが知られている。これまでは、燃焼器
内に水噴射や蒸気噴射を行う手段を採用し、これによ
り、局所的な燃料温度を低下させて低ＮＯｘ化を図って
いる。しかし、水噴射、蒸気噴射等の手段では、燃焼器
内での平均温度としての燃焼温度が低下し、その結果、
燃焼効率が悪化してガスタービンの熱効率が低下すると
いった難点がある。

【０００４】このような事情から、近年、ガスタービン
の燃焼器として、水噴射や蒸気噴射等の手段に代えて、
ガス燃料を燃焼器入口側だけでなく後流側からも吸引す
る構成を備え、これにより、ガスタービンの熱効率を維
持しつつ、低ＮＯｘ化を図ることができる低ＮＯｘ型燃
焼器が注目されている。

【０００５】このように、低ＮＯｘ型燃焼器では、ガス
燃料が燃焼器の入口側のみでなく、後流側からも吸込
し、その結果、燃焼器内での燃料分布の均一化を図り、
局所的な高温を防止できる。これにより、低ＮＯｘ化が
実現できるだけでなく、水噴射や蒸気噴射等を用いたと
きのように、燃焼温度の低下をきたすことなく、燃焼器
化全体で可能な限り均一な高温を維持することができ
る。

【０００６】先ず、図４を参照して、このような低ＮＯ
ｘ型燃焼器を備えた、ガスタービン発電システムにおけ
るガスタービンの制御装置を説明する。

【０００７】この図４に示すように、圧縮機１、ガスタ
ービン２、及び発電機３が同軸上に配置されている。燃
焼器４内に燃料が噴射されて、この燃料が圧縮機１によ
り圧縮された空気と混合されて燃焼され、その燃焼ガス
によってガスタービン２が回転駆動されるようになって
いる。

【０００８】この燃焼器４に燃料を供給するため、図示
しないガス燃料供給源から導かれた１本の燃料供給管５
が、燃料止め弁６を介して、４個の分岐管７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄの４系統に分岐され、次いで、各分岐管７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの燃料流量を制御するための燃料
制御弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して、燃焼器４の４
つの燃料系統Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに接続されている。

【０００９】これら燃焼器４の燃料系統Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、図５に示すように構成されており、ガス燃料の流入
は、以下のように行われる。

【００１０】すなわち、燃料系統Ａは、低負荷拡散燃料
のためのものであり、図５に示すように、この燃料は、
燃料系統Ａを通して燃焼器４の中心より供給され、ガス
タービンの起動から定格回転数までは、この燃料のみが
用いられ、その後、併入から負荷上昇と伴に、低負荷域
にて不要とされる。

【００１１】燃料系統Ｂは、高負荷拡散燃料のためのも
のであり、この燃料は、低負荷拡散燃料（燃料系統Ａ）
の外周より供給される燃料であり、ガスタービン併入以
降に、主に燃焼器内の火種を維持するために供給され
る。

【００１２】燃料系統Ｃは、パイロット予混合燃料のた
めのものであり、この燃料は、高負荷拡散燃料の更に外
周より供給される燃料であり、低ＮＯｘ燃焼を実現する
ため、予め、圧縮機１よりの吐出空気と予混合した混合
ガスが燃焼器内へ供給される。

【００１３】燃料系統Ｄは、メイン燃料のためのもので
あり、この燃料は、燃焼器４の本体の外周より供給され
る燃料であり、、パイロット予混合燃料と同様、低ＮＯ
ｘ，燃焼を実現するための燃料である。これも、図５に
示すように、予め圧縮機１よりの吐出空気と予混合した
混合ガスが燃焼器４内へ供給される。燃焼器４内で最も
均一な混合ガスの流れを得ることが可能なため、ガスタ
ービン定格負荷運転中には、このメイン燃料の比率が最
も高い。

【００１４】次に、ガスタービンの運転、及びガスター
ビンへのガス燃料の投入について説明する。

【００１５】タービン運転時には、先ず、ガスタービン
２がこれと同軸的に配置されているモータ等の起動装置
（図示略）によって回転が開始される。圧縮機１による
ガスタービン２内の空気バージが完了した時点で、燃料
止め弁６が開成され、後述する燃料投入スケジュールに
従って燃料制御弁８ａが開成され、ガス燃料が燃焼器４
の最上流部に供給されて着火される。着火後、一定時間
の暖機運転を経てガスタービン２が昇速され、定格回転
数に到達後に電力系統との併入動作が行われ、負荷上昇
を経て定格負荷に到達される。この間、ガスタービン２
の燃焼器４に流入するガス燃料流量は、燃料制御弁８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄにより制御される。即ち、燃料制
御弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによって、ガスタービン２
の速度制御及び負荷制御に必要な燃料流量が制御され
る。

【００１６】ガスタービン２の各運転に要求される流量
制御の範囲は、着火、暖機時等の極めて小流量から定格
負担運転等の大流量に至るまで非常に広い範囲での燃料
流量制御が要求されている。そのため、着火及び暖機運
転時等のように、低回転数、低流量域では、燃料制御弁
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの開度が極めて微小であり、そ
の結果、制御不安定となり易いということがある。この
制御不安定性を避けるため、燃料止め弁６には、その下
流側の燃料の圧力がガスタービン回転数に対して比例す
るような制御機能が付与され、これにより、ガスタービ
ン低回転時には、燃料制御弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの
上流側の燃料の圧力が低く保持されることにより、燃料
制御弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの開度が十分大きく設定
されるような運転がなされ、制御の不安定が避けられる
ようになっている。

【００１７】次に、ガスタービン２の負荷に対する燃料
投入について図７を参照しつつ説明する。

【００１８】ガスタービン２の着火、定格回転数まで
は、低負荷拡散の燃料系統Ａからの燃料供給のみにより
運転され、この間、他の燃料系統Ｂ、Ｃ、Ｄの燃料制御
弁８ｂ、８ｃ，８ｄは全閉である。

【００１９】ガスタービン２の速度が上昇し、定格速度
無負荷運転に近づくにつれて、図７(III）に示すよう
に、ＮＯｘ濃度も急激に増大してくる。そのため、ガス
タービン併入直後から低負荷拡散燃料の燃料系統Ａが絞
り込まれ、代わりに高負荷拡散燃料の燃料系統Ｂ、パイ
ロット予混合燃料の燃料系統Ｃ、及びメイン燃料の燃料
系統Ｄが漸次投入される。燃料の投入スケジュールは、
図７(III）に示すように、予め試験等にて確認された負
荷に応じて発生するＮＯｘ量に対応して決定されてい
る。以下、図７(I)(II) を参照して併入以降の燃料投入
スケジュールについて説明する。

【００２０】(a) 併入直後（(a) 領域）には、この併
入直後より、図７（III)に示すように、急激にＮＯｘ発
生量が増えるため、低負荷拡散燃料の燃料系統Ａが絞り
込まれ、パイロット予混合燃料の燃料系統Ｃが主体とし
て、高負荷拡散燃料の燃料系統Ｂ及びパイロット予混合
燃料の燃料系統Ｃが投入される。

【００２１】(b) 併入直後から低負荷領域までの間
（(b) 領域）には、さらにＮＯｘ発生量が増えるため、
低負荷拡散燃料の燃料系統Ａが増加され、高負荷拡散燃
料の燃料系統Ｂ及びパイロット予混合燃料の燃料系統Ｃ
が絞り込まれる。

【００２２】(c) 低負荷領域から中間負荷領域までの
間（(c) 領域）には、(b) 領域にてさらに負荷が上昇さ
れていくと、図７ (III)に示すように、急激にＮＯｘ量
が増大するため、メイン燃料の燃料系統Ｄと、低負荷拡
散燃料の燃料系統Ａとが逆の動作になるように切替えら
れる。すなわち、この間には、低負荷拡散燃料の燃料系
統Ａは全閉まで絞り込まれ、逆に、メイン燃料の燃料系
統Ｄが主体とした運転に切替えられる。

【００２３】(d) 中間負荷領域以降（(d) 領域）は、
ほぼメイン燃料（Ｄ）が主体とされて、図７(II)に示す
ように、メイン燃料の燃料系統Ｄの流量比が漸増である
のに対し、高負荷拡散燃料の燃料系統Ｂ及びパイロット
予混合燃料の燃料系統Ｃは漸減され、或いは、メイン燃
料の燃料系統Ｄ、高負荷拡散燃料の燃料系統Ｂ、及びパ
イロット予混合燃料の燃料系統Ｃの流量比は共にほぼ同
一比率にて適用されている。

【００２４】以上がガスタービン負荷に対応した代表的
な燃料投入スケジュール、及び燃料投入スケジュールに
従がった分配方法であるが、これらは、ガスタービンの
運転状態によっても、当然適宜変更されることにより、
最適な低ＮＯｘ燃焼が実現されている。

【００２５】次に、燃料制御弁を制御するための従来の
制御回路について図７を参照しつつ説明する。

【００２６】この制御回路では、燃料制御弁８ａ〜８ｄ
によって、ガスタービンの速度及び負荷制御が行われる
と共に、低負荷拡散Ａ、高負荷拡散Ｂ、パイロット予混
合ＣメインＤの各燃料系統の分配制御が行なわれる。そ
のため、関数発生器１１が設けられ、この関数発生器１
１によって、燃料制御弁８ａ〜８ｄのトータル弁開度１
３がスタービンの負荷信号Ｘに応じて設定されている。
さらに、関数発生器１２が設けられ、この関数発生器１
２によって、図７(II)に示したガスタービン負荷信号Ｘ
に応じた分配比１０３Ａ〜１０３Ｄが出力されている。
関数発生器１１からの信号と、関数発生器１２からの信
号とが乗算器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄによって
乗算され、燃料制御弁８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの各々の
弁開度が設定されている。すなわち、ガスタービン負荷
信号Ｘが如何なる値であっても、燃料制御弁８ａ〜８ｄ
のトータル弁開度は、ガスタービン負荷信号Ｘに応じて
関数発生器１１によって設定された弁開度１３となり、
しかも、このトータル弁開度１３は、関数発生器１２に
よって設定される図７(II)に示された燃料流量比１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとなるように分配されてい
る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
に係る制御回路では、燃料制御弁８ａ〜８ｄによって、
ガスタービンの速度及び負荷制御が行われていると共
に、非常に複雑である各燃料系統の分配制御が行なわれ
ている。

【００２８】そのため、第１には、ガスタービンの負荷
上昇又は降下に伴って燃料が切替えられる時には、各燃
料制御弁８ａ〜８ｄの開閉が切替えられる。しかし、こ
の開閉の切替動作により各燃料制御弁８ａ〜８ｄの前後
圧力が変動し、これに伴って負荷も変動され易く、その
結果、負荷変動が切替動作に悪影響を与え、切替動作の
制御の不安定性が招来される虞れがある。

【００２９】第２に、各燃料制御弁８ａ〜８ｄの前後差
圧が大きい場合には、各燃料制御弁８ａ〜８ｄともにチ
ョークした燃料の流れが得られる。しかし、例えば、ガ
スタービンの負荷が増大し、圧縮機１からの吐出圧が上
昇し、各燃料制御弁８ａ〜８ｄの前後差圧が小さくなっ
た場合には、チョークした流れが得られなくなる。その
結果、所定のガス燃料流量を得るためには、各弁の開度
が不足し、負荷制御が不可能となってしまう虞れがあ
る。例えば、図７(II)において、メイン側燃料比率の高
いガスタービン高負荷領域の場合である。

【００３０】さらに、第３に、各燃料制御弁８ａ〜８ｄ
のハードウェアを考えた場合、各弁の実開度に対する実
流量特性は、必ずしもリニアなものではなく、上に凸型
の特性、下に凹型の特性を有している。しかも、各弁
は、その弁形状、弁座形状等が異なっている。その結
果、同一の仕様の弁であっても、各弁の機器毎に、その
特性、流量カーブの形状、流量係数等が異なっている。
一方、従来に係る制御回路にあっては、各弁の弁開度に
対する流量補正が行なわれている。しかし、流量補正が
行なわれたとしても、上述したように、弁の位置設定信
号に対する流量特性がリニアに補正されることは難し
い。しかも、従来の場合には、４台の燃料制御弁８ａ〜
８ｄが使用されているため、全ての燃料制御弁８ａ〜８
ｄの誤差が累積された場合には、ガスタービンの制御特
性及び燃料の配分特性の誤差が大きくなり、所定のＮＯ
ｘ低減効果が得られない虞れがある。

【００３１】本発明の目的は、上述した事情に鑑みてな
されたものであって、燃料切替時における弁の開閉の切
替動作の不安定を防止し、燃料の配分特性の誤差を最小
限に抑制してＮＯｘ低減効果を十分に発揮できるガスタ
ービン制御装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】この目的の達成のため、
本発明の請求項１に係るガスタービン制御装置は、低負
荷時の拡散燃料系統、高負荷時の拡散燃料系統、パイロ
ット予混合燃料系統、及びメイン燃料系統の４つの燃料
系統を備えたガスタービンの燃焼器への燃料の供給を制
御するためのガスタービン制御装置であって、ガスター
ビン速度／負荷制御機能を有する燃料制御弁を燃料供給
路に設け、この燃料制御弁の下流の燃料供給路を第１供
給路及び第２供給路に分岐し、これら第１供給路及び第
２供給路に、各々、第１燃料分配弁及び第２燃料分配弁
を介装し、この第１燃料分配弁の下流の第１供給路を、
燃焼器の高負荷時の拡散燃料系統及びパイロット予混合
燃料系統に接続し、第２燃料分配弁の下流の第２供給路
に３方切替弁を介装し、この３方切替弁の２つの下流分
岐路を各々燃焼器の低負荷時の拡散燃料系統及びメイン
燃料系統に接続したことを特徴としている。

【００３３】また、請求項２に係るガスタービン制御装
置は、供給された全ての燃料流量に対して第１供給路に
供給される燃料流量の割合を（ｍ）とし、第２供給路に
供給される燃料流量の割合を（１−ｍ）とし、但し、
（ｍ）＋（１−ｍ）＝１としたとき、ガスタービン速度
／負荷制御信号を受けて所定の関数に基づいて流量割合
（ｍ）を定め、この流量割合（ｍ）に対応する弁開度信
号を第１燃料分配弁に送る第１関数発生器を設け、この
弁開度信号を受けて流量割合（１−ｍ）を演算し、この
流量割合（１−ｍ）に対応する弁開度信号を第２燃料分
配弁に送る演算器を設け、ガスタービン速度／負荷制御
信号を受けて、３方切替弁の２つの下流分岐路の燃料流
量の割合を所定の関数に基づいて定め、この流量割合に
対応する弁位置信号を３方切替弁に送る第２関数発生器
を設けたことを特徴としている。

【００３４】

【作用】このように、本発明の請求項１では、ガスター
ビン／負荷制御を行う燃料制御弁と、燃焼器の４つの燃
料系統に燃料を分配するための燃料分配弁及び３方切替
弁とが独立して設けられている。そのため、燃料切替動
作中に負荷変動等があったとしても、負荷変動等は燃料
制御弁により制御される一方、燃料切替動作は、燃料分
配弁及び３方切替弁によりなされている。そのため、燃
料切替時における弁の開閉の切替動作が不安定になるこ
とがない。

【００３５】また、燃料の分配に関しても、従来のよう
に、４つの燃料系統の各々について４つの燃料制御弁に
よって複雑な制御を行う必要がなく、全ての燃料を２つ
に分岐して分配する第１及び第２燃料分配弁と、切替動
作のみ行う３方切替弁との簡単な制御によって、燃料の
分配制御がなされている。そのため、燃料の配分特性の
誤差を最小限に抑制してＮＯｘ低減効果を十分に発揮で
きる。

【００３６】さらに、請求項２に記載のように、第１関
数発生器及び演算器によって、第１及び第２燃料分配弁
の燃料流量割合の制御がなされていると共に、第２関数
発生器によって、３方切替弁の流量割合の弁位置の制御
がなされている。そのため、簡単な制御回路の構成によ
って、燃料分配制御が実現されている。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るガスタービン
制御装置について図面を参照しつつ説明する。

【００３８】図１は、本発明の一実施例に係るガスター
ビン制御装置の燃料供給回路及び制御回路を示す図であ
る。従来と同一の部材については同一の符号を付す。

【００３９】この図１に示すように、圧縮機１、ガスタ
ービン２、及び発電機３が同軸上に配置されている。燃
焼器４の燃料系統は、図５に示すように、低負荷時の拡
散燃料のための燃料系統Ａ、高負荷時の拡散燃料のため
燃料系統Ｂ、パイロット予混合燃料のための燃料系統
Ｃ、及びメイン燃料のための燃料系統Ｄから構成されて
いる。

【００４０】次に、この燃焼器４への燃料供給路５に
は、上流側には、燃料止め弁６が介装され、これの下流
側に、ガスタービン速度／負荷制御機能を有する燃料制
御弁２０が介装されている。この燃料制御弁２０の下流
の燃料供給路が、第１供給路２１及び第２供給路２２に
分岐されている。これら第１供給路２１及び第２供給路
２２に、各々、第１燃料分配弁２３及び第２燃料分配弁
２４が介装されている。さらに、この第１燃料分配弁２
３の下流の第１供給路２１は、分岐されて、燃焼器４の
高負荷時の拡散燃料系統Ｂ及びパイロット予混合燃料系
統Ｃに接続されている。さらに、第２燃料分配弁２４の
下流の第２供給路２２には、３方切替弁２５が介装され
ている。この３方切替弁２５の２つの下流分岐路は、各
々、燃焼器４の低負荷時の拡散燃料系統及びメイン燃料
系統に接続されている。

【００４１】さらに、制御回路は、図１に示すように構
成されている。供給された全ての燃料流量に対して第１
供給路２１に供給される燃料流量の割合を（ｍ）とさ
れ、第２供給路２２に供給される燃料流量の割合を（１
−ｍ）と設定されている。すなわち、第１供給路２１の
分配比率を（ｍ）とし、第２供給路２２の分配比率を
（１−ｍ）と設定されている。

【００４２】ガスタービン速度／負荷制御信号Ｘを受け
て所定の関数に基づいて分配比率（ｍ）を定め、この分
配比率（ｍ）に対応する弁開度信号を第１燃料分配弁２
３に送る第１関数発生器２６が設けられている。この分
配比率（ｍ）は、図７(II)に規定した燃料系統Ｂの流量
と燃料系統Ｃの流量との和として設定されている。さら
に、この弁開度信号を受けて分配比率（１−ｍ）を演算
し、この分配比率（１−ｍ）に対応する弁開度信号を第
２燃料分配弁２４に送る演算器２７が設けられている。
第１燃料分配弁２３及び第２燃料分配弁２４のトータル
の弁開度は、常時、（ｍ）＋（１−ｍ）＝１と設定され
ている。

【００４３】さらに、ガスタービン速度／負荷制御信号
Ｘを受けて、３方切替弁２５の２つの下流分岐路の燃料
流量の割合を所定の関数に基づいて定め、この流量割合
に対応する弁位置信号を３方切替弁２５に送る第２関数
発生器２８が設けられている。この場合の燃料流量の割
合は、燃料系統Ｄの流量の割合が（ｎ）とされ、燃料系
統Ａの流量の割合が（１−ｎ）と設定されている。ま
た、この場合の所定の関数は、図１に示すように、負荷
上昇時に、燃料系統Ｄに切り替わるような流量割合
（ｎ）を出力するような関数である。

【００４４】次に、本実施例に係るガスタービン制御装
置の作用を説明する。

【００４５】ガスタービンが起動され、定格回転数に到
達するまでは、低負荷時の拡散燃料系統Ａのみで運転さ
れる。そのため、第１関数発生器２６からは、（ｍ）＝
０が出力されて、第１燃料分配弁２３は全閉され、第２
燃料分配弁２４は全開され、さらに、第２関数発生器２
８から、（ｎ）＝０が出力されている。これにより、メ
イン燃料系統Ｄは完全に遮断され、低負荷時の拡散燃料
系統Ａにのみ燃料が流される。

【００４６】負荷上昇開始時も同様に、図１に示すよう
に、第１関数発生器２６の関数によるスケジュールに従
って、（ｍ）が増加し始め、第１燃料分配弁２３の開度
は除々に大きくなり、（１−ｍ）は減少し始め、第２燃
料分配弁２４の開度は除々に小さくされる。

【００４７】以後、上記と同様に、第１関数発生器２
６、演算器２７、及び第２関数発生器２８によって、第
１燃料分配弁２３、第２燃料分配弁２４、及び３方切替
弁２５が制御される。

【００４８】このように、本実施例では、ガスタービン
／負荷制御を行う燃料制御弁２０と、燃焼器の４つの燃
料系統に燃料を分配するための第１及び第２燃料分配弁
２３，２４及び３方切替弁２５とが独立して設けられて
いる。そのため、燃料切替動作中に負荷変動等があった
としても、負荷変動等は燃料制御弁２０により制御され
る一方、燃料切替動作は、第１及び第２燃料分配弁２
３，２４及び３方切替弁２５によりなされている。その
ため、燃料切替時における弁の開閉の切替動作が不安定
になることがない。

【００４９】また、燃料の分配に関しても、従来のよう
に、４つの燃料系統Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各々について４つ
の燃料制御弁によって複雑な制御を行う必要がなく、全
ての燃料を２つに分岐して分配する第１及び第２燃料分
配弁２３，２４と、切替動作のみ行う３方切替弁２５と
の簡単な制御によって、燃料の分配制御がなされてい
る。そのため、燃料の配分特性の誤差を最小限に抑制し
てＮＯｘ低減効果を十分に発揮できる。

【００５０】さらに、ガスタービンの速度／負荷制御は
燃料制御弁２０により行なわれ、かつ、燃料制御弁２０
は、通常チョーク流れにて運転されている。そのため、
燃料制御弁２０より下流側での各分配弁等の切替動作が
ガスタービンの速度／負担制御に影響を与えることはな
い。

【００５１】さらに、第１関数発生器２６及び演算器２
７によって、第１及び第２燃料分配弁２３，２４の燃料
流量割合の制御がなされていると共に、第２関数発生器
２８によって、３方切替弁２５の流量割合の弁位置の制
御がなされている。そのため、簡単な制御回路の構成に
よって、燃料分配制御が実現されている。

【００５２】次に、図２に、本発明の第１の変形例を示
す。図２は、本発明の第１の変形例に係るガスタービン
制御装置の燃料供給回路及び制御回路を示す図である。

【００５３】この変形例では、燃焼器４の低負荷時の拡
散燃料系統Ａに接続された３方切替弁２５の一方の下流
分岐路に、圧縮器１の吐出空気を供給源としたエア・バ
ージ管２９が接続されていると共に、このエア・バージ
管２９にエア・バージ弁３０が介装されている。さら
に、第２燃料分配弁２４の全閉状態を検出する検出手段
（図示略）が設けられている共に、この全閉状態を検出
したときに、エア・バージ弁３０を開成する閉成手段
（図示略）が設けられている。

【００５４】これにより、上述した実施例の作用、効果
を発揮するのみならず、装置の信頼性の向上も図られ
る。

【００５５】さらに、図３に、本発明の第２の変形例を
示す。図３は、本発明の第２の変形例に係るガスタービ
ン制御装置の燃料供給回路及び制御回路を示す図であ
る。

【００５６】この変形例では、第１供給路２１がパイロ
ット予混合燃料系統Ｃ及び高負荷時の拡散燃料系統Ｂに
分岐された２つの分岐路のいずれか一方に、両者の燃料
分配比を調整するためのオリフィス３１、又は、ガスタ
ービン運転中に開度を調整可能な開度調整器を有する弁
３１が設けられている。

【００５７】これにより、上述した実施例の作用、効果
を発揮するのみならず、上記２つの燃料系統Ｂ，Ｃの分
配制御が更にきめ細かく制御される。

【００５８】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、種々変形可能であることは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１で
は、燃料切替動作中に負荷変動等があったとしても、負
荷変動等は燃料制御弁により制御される一方、燃料切替
動作は、燃料分配弁及び３方切替弁によりなされてい
る。そのため、燃料切替時における弁の開閉の切替動作
が不安定になることがない。また、燃料の分配に関して
も、全ての燃料を２つに分岐して分配する第１及び第２
燃料分配弁と、切替動作のみ行う３方切替弁との簡単な
制御によって、燃料の分配制御がなされている。そのた
め、燃料の配分特性の誤差を最小限に抑制してＮＯｘ低
減効果を十分に発揮できる。

【００６０】さらに、請求項２に記載のように、第１関
数発生器及び演算器によって、第１及び第２燃料分配弁
の燃料流量割合の制御がなされていると共に、第２関数
発生器によって、３方切替弁の流量割合の弁位置の制御
がなされている。そのため、簡単な制御回路の構成によ
って、燃料分配制御が実現されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るガスタービン制御装置
の燃料供給回路及び制御回路を示す図。

【図２】本発明の第１の変形例に係るガスタービン制御
装置の燃料供給回路及び制御回路を示す図。

【図３】本発明の第２の変形例に係るガスタービン制御
装置の燃料供給回路及び制御回路を示す図。

【図４】従来に係るガスタービン制御装置の燃料供給回
路を示す図。

【図５】ガスタービンの燃焼器の模式的断面図。

【図６】ガスタービンの負荷に対する燃料投入を説明す
るためのグラフ。

【図７】従来に係るガスタービン制御装置の制御回路を
示す図。

【符号の説明】

２ガスタービン４燃焼器５燃料供給路２０燃料制御弁２１第１供給路２２第２供給路２３第１燃料分配弁２４第２燃料分配弁２５３方切替弁２６第１関数発生器２７演算器２８第２関数発生器Ａ低負荷時の拡散燃料系統Ｂ高負荷時の拡散燃料系統Ｃパイロット予混合燃料系統Ｄメイン燃料系統

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低負荷時の拡散燃料系統、高負荷時の拡散
燃料系統、パイロット予混合燃料系統、及びメイン燃料
系統の４つの燃料系統を備えたガスタービンの燃焼器へ
の燃料の供給を制御するためのガスタービン制御装置で
あって、ガスタービン速度／負荷制御機能を有する燃料制御弁を
燃料供給路に設け、この燃料制御弁の下流の燃料供給路を第１供給路及び第
２供給路に分岐し、これら第１供給路及び第２供給路
に、各々、第１燃料分配弁及び第２燃料分配弁を介装
し、この第１燃料分配弁の下流の第１供給路を、燃焼器の高
負荷時の拡散燃料系統及びパイロット予混合燃料系統に
接続し、第２燃料分配弁の下流の第２供給路に３方切替弁を介装
し、この３方切替弁の２つの下流分岐路を各々燃焼器の
低負荷時の拡散燃料系統及びメイン燃料系統に接続した
ことを特徴とするガスタービン制御装置。
【請求項２】供給された全ての燃料流量に対して第１供
給路に供給される燃料流量の割合を（ｍ）とし、第２供
給路に供給される燃料流量の割合を（１−ｍ）とし、但
し、（ｍ）＋（１−ｍ）＝１としたとき、ガスタービン速度／負荷制御信号を受けて所定の関数に
基づいて流量割合（ｍ）を定め、この流量割合（ｍ）に
対応する弁開度信号を第１燃料分配弁に送る第１関数発
生器を設け、この弁開度信号を受けて流量割合（１−ｍ）を演算し、
この流量割合（１−ｍ）に対応する弁開度信号を第２燃
料分配弁に送る演算器を設け、ガスタービン速度／負荷制御信号を受けて、３方切替弁
の２つの下流分岐路の燃料流量の割合を所定の関数に基
づいて定め、この流量割合に対応する弁位置信号を３方
切替弁に送る第２関数発生器を設けたことを特徴とする
請求項１に記載のガスタービン制御装置。
【請求項３】燃焼器の低負荷時の拡散燃料系統に接続さ
れた３方切替弁の一方の下流分岐路に、圧縮器の吐出空
気を供給源としたエア・バージ管を接続すると共に、こ
のエア・バージ管にエア・バージ弁を介装し、第２燃料分配弁の全閉状態を検出する手段を設け、この全閉状態を検出したときに、エア・バージ弁を開成
する手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記
載のガスタービン制御装置。
【請求項４】第１供給路がパイロット予混合燃料系統及
び高負荷時の拡散燃料系統に分岐された２つの分岐路の
いずれか一方に、両者の燃料分配比を調整するためのオ
リフィス、又は、ガスタービン運転中に開度を調整可能
な開度調整器を有する弁を設けたことを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載のガスタービン制御装
置。