JPH073190B2 - ガスタービンの制御装置 - Google Patents
ガスタービンの制御装置Info
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- JPH073190B2 JPH073190B2 JP12202488A JP12202488A JPH073190B2 JP H073190 B2 JPH073190 B2 JP H073190B2 JP 12202488 A JP12202488 A JP 12202488A JP 12202488 A JP12202488 A JP 12202488A JP H073190 B2 JPH073190 B2 JP H073190B2
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- Japan
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- control
- rotation speed
- variable nozzle
- load
- gas generator
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Turbines (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、バリアブルノズルを備えたガスタービンの制
御装置に関し、特にバリアブルノズル部の耐久性向上，
制御の信頼性向上等を図った技術に関する。
御装置に関し、特にバリアブルノズル部の耐久性向上，
制御の信頼性向上等を図った技術に関する。
〈従来の技術〉 従来のこの種のガスタービンの制御装置としては、従来
例えば第６図及び第７図に示すようなものがある（参考
文献；SAE 720168"THE FORD TURBINE AN ENGINE DWSIGN
ED TO COMPETE WITH THE DIESEL", "GAS TURBINE INTER
NATIONAL 1970 JULY-AUGUST P15"FORD GOES TO ELECTRO
NIC CONTROL FORMAX RELIABILITY AND ECONOMY”）。
例えば第６図及び第７図に示すようなものがある（参考
文献；SAE 720168"THE FORD TURBINE AN ENGINE DWSIGN
ED TO COMPETE WITH THE DIESEL", "GAS TURBINE INTER
NATIONAL 1970 JULY-AUGUST P15"FORD GOES TO ELECTRO
NIC CONTROL FORMAX RELIABILITY AND ECONOMY”）。
このものの概要を説明すると、コンプレッサー１はガス
ジェネレータ軸２によってコンプレッサータービン３と
連結され、パワータービン４は負荷としての発電機５と
ギヤボックス６を介して連結されている。
ジェネレータ軸２によってコンプレッサータービン３と
連結され、パワータービン４は負荷としての発電機５と
ギヤボックス６を介して連結されている。
大気は、コンプレッサー１で圧縮され、熱交換器７を通
って加熱された後、燃焼器８に至る。
って加熱された後、燃焼器８に至る。
一方、燃料は燃料ポンプ９から燃料調整弁10を通って調
量された後、燃焼器８において前記圧縮加熱された空気
と混合して燃焼され、該燃焼ガスはコンプレッサーター
ビン３に入り、コンプレッサータービン３及びコンプレ
ッサー１を回転駆動する。前記燃料調整弁10は弁駆動機
構11によって駆動され、これにより燃料流量が制御され
る。
量された後、燃焼器８において前記圧縮加熱された空気
と混合して燃焼され、該燃焼ガスはコンプレッサーター
ビン３に入り、コンプレッサータービン３及びコンプレ
ッサー１を回転駆動する。前記燃料調整弁10は弁駆動機
構11によって駆動され、これにより燃料流量が制御され
る。
コンプレッサータービン３を出た燃料ガスは、バリアブ
ルノズル（案内翼）12を介してパワータービン４に入っ
てパワータービン４を回転駆動した後、熱交換器７を通
って前記したように圧縮空気を加熱した後排出される。
前記パワータービン４の回転によって発電機５が回転駆
動される。
ルノズル（案内翼）12を介してパワータービン４に入っ
てパワータービン４を回転駆動した後、熱交換器７を通
って前記したように圧縮空気を加熱した後排出される。
前記パワータービン４の回転によって発電機５が回転駆
動される。
このシステムを制御する装置20は、ガスジェネレータ軸
回転数検出器13、パワータービン回転数検出器14、コン
プレッサー入口温度検出器15、コンプレッサータービン
入口温度検出器16、負荷検出器17からの各信号を入力
し、後述する各回路によって前記弁駆動機構11と前記バ
リアブルノズル12の駆動量を制御する。
回転数検出器13、パワータービン回転数検出器14、コン
プレッサー入口温度検出器15、コンプレッサータービン
入口温度検出器16、負荷検出器17からの各信号を入力
し、後述する各回路によって前記弁駆動機構11と前記バ
リアブルノズル12の駆動量を制御する。
目標ガスジェネレータ軸回転数演算回路20Aは、発電機
７の負荷LPTとコンプレッサー入口温度T1とに基づいて
目標ガスジェネレータ軸回転数NggSETを求め、燃料流量
制御回路20Bは、前記目標ガスジェネレータ回転数N
ggSETと実際のガスジェネレータ軸２の回転数Nggとを一
致させるべく、前記燃焼器８に供給される燃料流量G
fSETをPIDフィードバック制御によって演算し、その制
御信号を弁駆動機構11に出力する。
７の負荷LPTとコンプレッサー入口温度T1とに基づいて
目標ガスジェネレータ軸回転数NggSETを求め、燃料流量
制御回路20Bは、前記目標ガスジェネレータ回転数N
ggSETと実際のガスジェネレータ軸２の回転数Nggとを一
致させるべく、前記燃焼器８に供給される燃料流量G
fSETをPIDフィードバック制御によって演算し、その制
御信号を弁駆動機構11に出力する。
一方、バリアブルノズル角度演算回路20Cは、発電周波
数に対応するパワータービン４の出力軸の目標回転数N
PTSETと実際の回転数NPTとを一致させるべくバリアブル
ノズル角度の設定値θVNSETをPIDフィードバック制御に
よって演算した制御信号をバリアブルノズル12に出力す
る。
数に対応するパワータービン４の出力軸の目標回転数N
PTSETと実際の回転数NPTとを一致させるべくバリアブル
ノズル角度の設定値θVNSETをPIDフィードバック制御に
よって演算した制御信号をバリアブルノズル12に出力す
る。
また、コンプレッサータービン入口温度T2が所定の限界
温度を超えたときには、緊急停止回路20Dが前記燃料流
量制御回路20Bに燃料流量GfSET＝０の信号を出力して燃
料の供給を停止させると共に、バリアブルノズル角度演
算回路20Cに停止時の設定角度θVNO信号を出力してバリ
アブルノズル12の角度を当該設定角度θVNOに制御す
る。
温度を超えたときには、緊急停止回路20Dが前記燃料流
量制御回路20Bに燃料流量GfSET＝０の信号を出力して燃
料の供給を停止させると共に、バリアブルノズル角度演
算回路20Cに停止時の設定角度θVNO信号を出力してバリ
アブルノズル12の角度を当該設定角度θVNOに制御す
る。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、かかる従来のガスタービンの制御装置に
あっては、大きな負荷が投入され、または遮断される等
負荷の変化が大きいときに、パワータービンの定回転制
御性能を良好に確保しようとすると前記バリアブルノズ
ル角度のPIDフィードバック制御における制御ゲインを
十分大きくする必要があるが、その際にノイズの影響や
発振ぎみとなることから第８図に示すようにバリアブル
ノズルが常に小刻みに振動し続ける。
あっては、大きな負荷が投入され、または遮断される等
負荷の変化が大きいときに、パワータービンの定回転制
御性能を良好に確保しようとすると前記バリアブルノズ
ル角度のPIDフィードバック制御における制御ゲインを
十分大きくする必要があるが、その際にノイズの影響や
発振ぎみとなることから第８図に示すようにバリアブル
ノズルが常に小刻みに振動し続ける。
バリアブルノズルは高温部に設置されるものであるた
め、前記のような小刻みな振動を生じ続けると耐久性が
著しく悪化する。
め、前記のような小刻みな振動を生じ続けると耐久性が
著しく悪化する。
また、負荷LPTの大きさ（以下単に負荷という）を検出
する手段に異常を生じたときには、該異常な負荷の検出
値に基づいて燃料流量やバリアブルノズル角度の制御が
行われるため、致命的な制御の不具合を生じる。
する手段に異常を生じたときには、該異常な負荷の検出
値に基づいて燃料流量やバリアブルノズル角度の制御が
行われるため、致命的な制御の不具合を生じる。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、負荷検出の異常の有無に応じて二種類の制御を使い
分けることにより、上記問題点を解決したガスタービン
の制御装置を提供することを目的とする。
で、負荷検出の異常の有無に応じて二種類の制御を使い
分けることにより、上記問題点を解決したガスタービン
の制御装置を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第１図に示すように、コンプレッサー
により圧縮されたガスを、燃焼器により燃焼した後前記
コンプレッサーにガスジェネレータ軸を介して連結され
たコンプレッサータービンに供給してコンプレッサー及
びコンプレッサータービンを回転駆動すると共に、前記
コンプレッサータービンを経たガスをバリアブルノズル
を介してパワータービンに供給してバワータービン及び
該パワータービンの出力軸に接続された負荷を回転駆動
してなるガスタービンの制御装置において、前記負荷の
大きさを検出する負荷検出手段と、該検出された負荷の
大きさに基づいてガスジェネレータ軸の目標回転数を設
定するガスジェネレータ軸目標回転数設定手段と、ガス
ジェネレータ軸の回転数を検出するガスジェネレータ軸
回転数検出手段と、ガスジェネレータ軸の回転数を目標
回転数に近づけるように前記燃焼器への燃料流量を制御
する燃料流量制御手段と、前記検出された負荷の大きさ
に基づいて前記バリアブルノズルの基本制御角度を設定
する基本制御角度設定手段と、前記出力軸の回転数を検
出する出力軸回転数検出手段と、前記出力軸の回転数を
目標回転数に近づけるように前記バリアブルノズルの角
度を前記設定された基本制御角度に対してフィードバッ
ク補正して制御する第１のバリアブルノズル角度制御手
段と、前記出力軸の回転数を目標回転数に近づけるよう
に前記第１のバリアブルノズル角度制御手段より大の制
御ゲインをもって前記バリアブルノズルの角度をフィー
ドバック補正して制御する第２のバリアブルノズル角度
制御手段と、前記負荷検出手段の異常の有無を検出する
異常検出手段と、負荷検出手段が正常であると検出され
たときは、前記ガスジェネレータ軸目標回転数設定手段
によって設定されたガスジェネレータ軸の目標回転数を
前記燃料流量制御手段に出力させると共に前記第１のバ
リアブルノズル角度制御手段を作動させ、負荷検出手段
が異常であると判定されたときは、前記燃料流量制御手
段にガスジェネレータ軸の非常用に設定された目標回転
数の信号を与えると共に前記第２のバリアブルノズル角
度制御手段を作動させる制御切換手段と、を設けた構成
とする。
により圧縮されたガスを、燃焼器により燃焼した後前記
コンプレッサーにガスジェネレータ軸を介して連結され
たコンプレッサータービンに供給してコンプレッサー及
びコンプレッサータービンを回転駆動すると共に、前記
コンプレッサータービンを経たガスをバリアブルノズル
を介してパワータービンに供給してバワータービン及び
該パワータービンの出力軸に接続された負荷を回転駆動
してなるガスタービンの制御装置において、前記負荷の
大きさを検出する負荷検出手段と、該検出された負荷の
大きさに基づいてガスジェネレータ軸の目標回転数を設
定するガスジェネレータ軸目標回転数設定手段と、ガス
ジェネレータ軸の回転数を検出するガスジェネレータ軸
回転数検出手段と、ガスジェネレータ軸の回転数を目標
回転数に近づけるように前記燃焼器への燃料流量を制御
する燃料流量制御手段と、前記検出された負荷の大きさ
に基づいて前記バリアブルノズルの基本制御角度を設定
する基本制御角度設定手段と、前記出力軸の回転数を検
出する出力軸回転数検出手段と、前記出力軸の回転数を
目標回転数に近づけるように前記バリアブルノズルの角
度を前記設定された基本制御角度に対してフィードバッ
ク補正して制御する第１のバリアブルノズル角度制御手
段と、前記出力軸の回転数を目標回転数に近づけるよう
に前記第１のバリアブルノズル角度制御手段より大の制
御ゲインをもって前記バリアブルノズルの角度をフィー
ドバック補正して制御する第２のバリアブルノズル角度
制御手段と、前記負荷検出手段の異常の有無を検出する
異常検出手段と、負荷検出手段が正常であると検出され
たときは、前記ガスジェネレータ軸目標回転数設定手段
によって設定されたガスジェネレータ軸の目標回転数を
前記燃料流量制御手段に出力させると共に前記第１のバ
リアブルノズル角度制御手段を作動させ、負荷検出手段
が異常であると判定されたときは、前記燃料流量制御手
段にガスジェネレータ軸の非常用に設定された目標回転
数の信号を与えると共に前記第２のバリアブルノズル角
度制御手段を作動させる制御切換手段と、を設けた構成
とする。
〈作用〉 異常検出手段により負荷検出手段が正常であることが検
出されたときには、制御切換手段によりガスジェネレー
タ軸目標回転数設定手段によって設定されたガスジェネ
レータ軸の目標回転数が燃料流量制御手段に出力される
と共に、第１のバリアブルノズル角度制御手段が作動さ
れる。
出されたときには、制御切換手段によりガスジェネレー
タ軸目標回転数設定手段によって設定されたガスジェネ
レータ軸の目標回転数が燃料流量制御手段に出力される
と共に、第１のバリアブルノズル角度制御手段が作動さ
れる。
この場合、ガスジェネレータ軸目標回転数設定手段は負
荷検出手段によって検出された負荷の大きさに基づいて
ガスジェネレータ軸の目標回転数を設定し、燃料流量制
御手段はガスジェネレータ軸回転数検出手段によって検
出されたガスジェネレータ軸の実際の回転数を前記ガス
ジェネレータ軸目標回転数設定手段により設定された目
標回転数に近づけるように燃焼器への燃料流量を制御す
る。
荷検出手段によって検出された負荷の大きさに基づいて
ガスジェネレータ軸の目標回転数を設定し、燃料流量制
御手段はガスジェネレータ軸回転数検出手段によって検
出されたガスジェネレータ軸の実際の回転数を前記ガス
ジェネレータ軸目標回転数設定手段により設定された目
標回転数に近づけるように燃焼器への燃料流量を制御す
る。
また、第１のバリアブルノズル角度制御手段は基本制御
角度設定手段により負荷の大きさに基づいて設定された
基本制御角度をフィードバック補正してバリアブルノズ
ルの角度を制御することにより、バワータービンの出力
軸の回転数を目標回転数に近づける制御を行う。
角度設定手段により負荷の大きさに基づいて設定された
基本制御角度をフィードバック補正してバリアブルノズ
ルの角度を制御することにより、バワータービンの出力
軸の回転数を目標回転数に近づける制御を行う。
したがって、大きな負荷が投入または遮断された際等負
荷が大きく変化した際でも、負荷の変化に応じて基本制
御角度がステップ的に変化するため、バリアブルノズル
の角度も応答性よくステップ的に変化し、その初期角度
に対して出力軸を目標回転数に制御すべく小さな制御ゲ
インできめ細かにフィードバック制御される。
荷が大きく変化した際でも、負荷の変化に応じて基本制
御角度がステップ的に変化するため、バリアブルノズル
の角度も応答性よくステップ的に変化し、その初期角度
に対して出力軸を目標回転数に制御すべく小さな制御ゲ
インできめ細かにフィードバック制御される。
一方、異常検出手段により負荷検出手段の異常を検出し
たときには、制御切換手段により燃料流量制御手段にガ
スジェネレータ軸の非常用の目標回転数の信号が与えら
れると共に前記第２のバリアブルノズル角度制御手段が
作動される。これにより、燃料流量制御手段はガスジェ
ネレータ軸の回転数を前記非常用の目標回転数に近づけ
るように燃料流量を制御する。
たときには、制御切換手段により燃料流量制御手段にガ
スジェネレータ軸の非常用の目標回転数の信号が与えら
れると共に前記第２のバリアブルノズル角度制御手段が
作動される。これにより、燃料流量制御手段はガスジェ
ネレータ軸の回転数を前記非常用の目標回転数に近づけ
るように燃料流量を制御する。
また、第２のバリアブルノズル角度制御手段は、前記異
常の検出前のバリアブルノズルの角度から第１のバリア
ブルノズル角度制御手段より大きな制御ゲインをもって
出力軸を目標回転数にフィードバック制御する。したが
って、負荷の検出を正常に行えない場合でも出力軸は迅
速に目標回転数に収束する。
常の検出前のバリアブルノズルの角度から第１のバリア
ブルノズル角度制御手段より大きな制御ゲインをもって
出力軸を目標回転数にフィードバック制御する。したが
って、負荷の検出を正常に行えない場合でも出力軸は迅
速に目標回転数に収束する。
〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。但
し、制御部以外の構成は第５図と同様であるが、同図鎖
線で示すコンプレッサー入口圧力検出器18と、バリアブ
ルノズル角度検出器19とが設けられる。その他の構成要
素については、同図の符号を用いて説明する。
し、制御部以外の構成は第５図と同様であるが、同図鎖
線で示すコンプレッサー入口圧力検出器18と、バリアブ
ルノズル角度検出器19とが設けられる。その他の構成要
素については、同図の符号を用いて説明する。
第２図は、本発明に係るガスタービンの制御装置におけ
る制御回路の各制御部を示し、同上の制御回路による制
御動作を第３図のフローチャートに従って説明する。
る制御回路の各制御部を示し、同上の制御回路による制
御動作を第３図のフローチャートに従って説明する。
ステップ（第３図ではＳと記す）１では、ガスジェネレ
ータ軸回転数Nggの修正値Ngg *及び負荷Ｌの修正値L*を
後述するようにして演算する。
ータ軸回転数Nggの修正値Ngg *及び負荷Ｌの修正値L*を
後述するようにして演算する。
即ち、修正ガスジェネレータ軸回転数演算部31は、ガス
ジェネレータ軸回転数検出手段としてのガスジェネレー
タ軸回転数検出器13によって検出されたガスジェネレー
タ軸２の回転数Nggを、コンプレッサー入口温度検出器1
5によって検出されたコンプレッサー１入口の温度T1に
よって修正した値Ngg *を演算する。
ジェネレータ軸回転数検出手段としてのガスジェネレー
タ軸回転数検出器13によって検出されたガスジェネレー
タ軸２の回転数Nggを、コンプレッサー入口温度検出器1
5によって検出されたコンプレッサー１入口の温度T1に
よって修正した値Ngg *を演算する。
また、修正負荷演算部32は、負荷検出手段としての負荷
検出器17によって検出された負荷Ｌを前記コンプレッサ
ー入口圧力検出器８によって検出されたコンプレッサー
１入口の圧力P1によって修正した値L*を演算する。
検出器17によって検出された負荷Ｌを前記コンプレッサ
ー入口圧力検出器８によって検出されたコンプレッサー
１入口の圧力P1によって修正した値L*を演算する。
これらの修正は、ガスタービンの入口状態によってパワ
ータービンの出力状態が大きく変化するのでこれを補償
するため行われ、第２図のブロック内に示す演算式（T
00，P00は基準値）によって修正される。
ータービンの出力状態が大きく変化するのでこれを補償
するため行われ、第２図のブロック内に示す演算式（T
00，P00は基準値）によって修正される。
ステップ２では、負荷検出器17の異常（故障）の有無を
負荷検出器17によって検出された負荷Ｌとコンプレッサ
ータービン入口温度検出器16によって検出されたコンプ
レッサータービン３入口の温度T2とを入力する異常判定
部49によって判定する。この異常判定部49が異常検出手
段に相当する。
負荷検出器17によって検出された負荷Ｌとコンプレッサ
ータービン入口温度検出器16によって検出されたコンプ
レッサータービン３入口の温度T2とを入力する異常判定
部49によって判定する。この異常判定部49が異常検出手
段に相当する。
これは、例えば最も発生し易い断線や誤配線に対応した
ものとして第４図に示すようなサブルーチンに従って行
われる。
ものとして第４図に示すようなサブルーチンに従って行
われる。
ステップ21では負荷が０〜定格負荷の範囲外の異常を信
号を出力しているときに、ステップ22で異常であると判
断し、そうでないときはステップ23に進み、負荷が０に
なってから所定時間t0以後にコンプレッサータービン入
口温度T2が予め求められた値T20を超えたときは、ステ
ップ22に進み異常であると判断し、それ以外のときと
は、ステップ24へ進んで正常であると判断するものであ
る。
号を出力しているときに、ステップ22で異常であると判
断し、そうでないときはステップ23に進み、負荷が０に
なってから所定時間t0以後にコンプレッサータービン入
口温度T2が予め求められた値T20を超えたときは、ステ
ップ22に進み異常であると判断し、それ以外のときと
は、ステップ24へ進んで正常であると判断するものであ
る。
そして、かかるサブルーチンによる負荷検出器17の異常
の有無の判定後、第３図でステップ３へ進み、前記判定
結果に基づく制御切換器50からの信号に応じて設定値切
換部34が後述するように目標ガスジェネレータ軸回転数
の設定値の切換を行う。
の有無の判定後、第３図でステップ３へ進み、前記判定
結果に基づく制御切換器50からの信号に応じて設定値切
換部34が後述するように目標ガスジェネレータ軸回転数
の設定値の切換を行う。
即ち、負荷検出器17が正常と判断されたときは、ステッ
プ４へ進み目標ガスジェネレータ軸回転数設定部33によ
り、前記修正値L*に基づいてマップから検索された目標
ガスジェネレータ軸回転数Ngg * SETが選択され、負荷検
出器17が異常であるときにはステップ５へ進み非常用目
標ガスジェネレータ軸回転数設定部35により設定された
非常用の目標ガスジェネレータ軸回転数Ngg * SETCが選択
されて減算器36に出力される。したがって、制御切換器
50と共に設定値切換部34は、制御切換手段の一部を構成
する。ここで、非常用の目標ガスジェネレータ軸回転数
Ngg * SETCとしては、Ngg * SETの最大値を設定しておけば
よい。
プ４へ進み目標ガスジェネレータ軸回転数設定部33によ
り、前記修正値L*に基づいてマップから検索された目標
ガスジェネレータ軸回転数Ngg * SETが選択され、負荷検
出器17が異常であるときにはステップ５へ進み非常用目
標ガスジェネレータ軸回転数設定部35により設定された
非常用の目標ガスジェネレータ軸回転数Ngg * SETCが選択
されて減算器36に出力される。したがって、制御切換器
50と共に設定値切換部34は、制御切換手段の一部を構成
する。ここで、非常用の目標ガスジェネレータ軸回転数
Ngg * SETCとしては、Ngg * SETの最大値を設定しておけば
よい。
次いで、ステップ６に進み制御ゲイン演算部37により前
記修正値Ngg *に基づいて制御ゲインを演算する。
記修正値Ngg *に基づいて制御ゲインを演算する。
ステップ７では、前記減算器36によって目標ガスジェネ
レータ軸回転数（Ngg * SET，Ngg * SETC）から前記修正値N
gg*を減算した回転数偏差量と前記演算された制御ゲイ
ンとに基づいて、燃料流量フィードバック制御部38によ
り、前記回転数偏差量を０に近づけるように前記燃焼器
８供給される燃料流量GfSETPIDフィードバック制御によ
って演算し、ステップ８でこの演算された燃料流量G
fSETに相当する制御信号が前記弁駆動機構11に出力され
る。該弁駆動機構11を介して駆動される燃料調整弁10に
より、燃料流量が前記制御値に制御される。即ち、演算
器36,制御ゲイン演算部37及び燃料流量フィードバック
制御部38,弁駆動機構11及び燃料調整弁10によるステッ
プ7,8の機能が燃料流量制御手段に相当する。
レータ軸回転数（Ngg * SET，Ngg * SETC）から前記修正値N
gg*を減算した回転数偏差量と前記演算された制御ゲイ
ンとに基づいて、燃料流量フィードバック制御部38によ
り、前記回転数偏差量を０に近づけるように前記燃焼器
８供給される燃料流量GfSETPIDフィードバック制御によ
って演算し、ステップ８でこの演算された燃料流量G
fSETに相当する制御信号が前記弁駆動機構11に出力され
る。該弁駆動機構11を介して駆動される燃料調整弁10に
より、燃料流量が前記制御値に制御される。即ち、演算
器36,制御ゲイン演算部37及び燃料流量フィードバック
制御部38,弁駆動機構11及び燃料調整弁10によるステッ
プ7,8の機能が燃料流量制御手段に相当する。
かかる燃料流量制御に続き、バリアブルノズル12の角度
が制御される。
が制御される。
ステップ９では、ステップ３と同様負荷検出器17の異常
判定結果に基づく制御切換器50からの信号に応じて設定
値切換部42及び制御ゲイン切換部44が後述するようにバ
リアブルノズル角度の制御の切換を行う。したがって設
定値切換部42及び制御ゲイン切換部45は制御切換手段の
一部を構成する。
判定結果に基づく制御切換器50からの信号に応じて設定
値切換部42及び制御ゲイン切換部44が後述するようにバ
リアブルノズル角度の制御の切換を行う。したがって設
定値切換部42及び制御ゲイン切換部45は制御切換手段の
一部を構成する。
即ち、負荷検出器17が正常である場合はステップ10へ進
み、基本制御角度設定手段としての基本制御角度演算部
41により負荷の修正値L*に対応するバリアブルノズル角
度の基本制御値θVNSETFFを演算した値が設定値切換部4
2を介して加算器43に出力される。
み、基本制御角度設定手段としての基本制御角度演算部
41により負荷の修正値L*に対応するバリアブルノズル角
度の基本制御値θVNSETFFを演算した値が設定値切換部4
2を介して加算器43に出力される。
ステップ11ではバリアブルノズル角度検出器19によって
検出されるバリアブルノズル角度θVNに対する制御ゲイ
ンを、ガスジェネレータ軸回転数の修正値Ngg *をパラメ
ータとして第１制御ゲイン演算部44により演算した値を
制御ゲイン切換部45を介してノズル角度フィードバック
制御部46に出力する。
検出されるバリアブルノズル角度θVNに対する制御ゲイ
ンを、ガスジェネレータ軸回転数の修正値Ngg *をパラメ
ータとして第１制御ゲイン演算部44により演算した値を
制御ゲイン切換部45を介してノズル角度フィードバック
制御部46に出力する。
次いでステップ12に進み、減算器47により予め負荷に応
じて設定されているパワータービンの目標回転数NPTSET
からパワータービン回転数検出器14により検出されたパ
ワータービン回転数NPTを減算した回転数偏差と、前記
演算された制御ゲインとを用いてノズル角度フィードバ
ック制御部46においてPID制御によりバリアブルノズル
角度のフィードバック制御値θVNSETCを演算する。
じて設定されているパワータービンの目標回転数NPTSET
からパワータービン回転数検出器14により検出されたパ
ワータービン回転数NPTを減算した回転数偏差と、前記
演算された制御ゲインとを用いてノズル角度フィードバ
ック制御部46においてPID制御によりバリアブルノズル
角度のフィードバック制御値θVNSETCを演算する。
ステップ13では、加算器43により前記演算された目標バ
リアブルノズル角度θVNSETFFと前記フィードバック制
御量θVNSETCとを加算した制御値θVNSETを求める。
リアブルノズル角度θVNSETFFと前記フィードバック制
御量θVNSETCとを加算した制御値θVNSETを求める。
ステップ14では、前記演算したバリアブルノズル角度の
制御値θVNSETをバリアブルノズル12に出力する。即
ち、基本制御角度演算部41,第１制御ゲイン演算部44,減
算器47,ノズル角度フィードバック制御部46及び加算器4
3によるステップ10〜ステップ14迄の機能が第１のバリ
アブルノズル角度制御手段に相当する。
制御値θVNSETをバリアブルノズル12に出力する。即
ち、基本制御角度演算部41,第１制御ゲイン演算部44,減
算器47,ノズル角度フィードバック制御部46及び加算器4
3によるステップ10〜ステップ14迄の機能が第１のバリ
アブルノズル角度制御手段に相当する。
一方、負荷検出器17が異常と判定されたときはステップ
15へ進み、バリアブルノズル角度θVNに対する制御ゲイ
ンを、ガスジェネレータ軸回転数の修正値Ngg *をパラメ
ータとして第２制御ゲイン演算部48により演算した値を
制御ゲイン切換部45を介してノズル角度フィードバック
制御部46に出力する。
15へ進み、バリアブルノズル角度θVNに対する制御ゲイ
ンを、ガスジェネレータ軸回転数の修正値Ngg *をパラメ
ータとして第２制御ゲイン演算部48により演算した値を
制御ゲイン切換部45を介してノズル角度フィードバック
制御部46に出力する。
ここで、前記第２制御ゲイン演算部48は第１制御ゲイン
演算部44によって演算される制御ゲインより同一条件で
は十分大きな制御ゲインとなるように演算式が設定され
ている。
演算部44によって演算される制御ゲインより同一条件で
は十分大きな制御ゲインとなるように演算式が設定され
ている。
ステップ16では、パワータービンの回転数偏差と前記第
２制御ゲイン演算部48で演算された制御ゲインとを用い
てノズル角度フィードバック制御部46においてPID制御
によりバリアブルノズル角度のフィードバック制御値θ
VNSETCを演算する。
２制御ゲイン演算部48で演算された制御ゲインとを用い
てノズル角度フィードバック制御部46においてPID制御
によりバリアブルノズル角度のフィードバック制御値θ
VNSETCを演算する。
ステップ17では、設定値切換部42により基本制御角度演
算部41で演算される基本制御角度信号の加算器43への出
力を遮断することにより、前記演算されたバリアブルノ
ズル角度のフィードバック制御値θVNSETCがそのままバ
リアブルノズル角度の制御値θVNSETとして設定され
る。
算部41で演算される基本制御角度信号の加算器43への出
力を遮断することにより、前記演算されたバリアブルノ
ズル角度のフィードバック制御値θVNSETCがそのままバ
リアブルノズル角度の制御値θVNSETとして設定され
る。
上記制御値θVNSETがステップ14でバリアブルノズル12
に出力される。即ち、第２制御ゲイン演算部48,減算器4
7,ノズル角度フィードバック制御部46及び加算器43によ
るステップ15〜ステップ17及びステップ14迄の機能が第
２のバリアブルノズル角度制御手段に相当する。
に出力される。即ち、第２制御ゲイン演算部48,減算器4
7,ノズル角度フィードバック制御部46及び加算器43によ
るステップ15〜ステップ17及びステップ14迄の機能が第
２のバリアブルノズル角度制御手段に相当する。
かかる構成とすれば、負荷検出器17の正常時には、負荷
の検出値に応じて燃料流量制御によるガスジェネレータ
軸回転数のフィードバック制御と、バリアブルノズル角
度の制御によるパワータービン回転数のフィードバック
制御とが行われる。
の検出値に応じて燃料流量制御によるガスジェネレータ
軸回転数のフィードバック制御と、バリアブルノズル角
度の制御によるパワータービン回転数のフィードバック
制御とが行われる。
特に後者のフィードバック制御は、負荷の値に応じたバ
リアブルノズル角度の基本制御値を求め、この値をフィ
ードバック補正する構成であるため、フィードバック制
御の制御ゲインを小さく設定できる。
リアブルノズル角度の基本制御値を求め、この値をフィ
ードバック補正する構成であるため、フィードバック制
御の制御ゲインを小さく設定できる。
したがって、大きな負荷の投入や遮断時のように負荷の
変化が大であるときにも、第５図に示すように制御応答
性を十分高められると共にバリアブルノズル12の小刻み
な振動の発生を抑制でき耐久性を可及的に向上できる。
変化が大であるときにも、第５図に示すように制御応答
性を十分高められると共にバリアブルノズル12の小刻み
な振動の発生を抑制でき耐久性を可及的に向上できる。
一方、負荷検出器17の異常時はガスジェネレータ軸を非
常用の目標回転数を用いてフィードバック制御すると共
に、負荷検出値に基づくバリアブルノズルの基本制御角
度を使用することなく、かつ正常時より大きな制御ゲイ
ンを用いたバリアブルノズル角度の制御によってパワー
タービンの回転数がフィードバック制御される。
常用の目標回転数を用いてフィードバック制御すると共
に、負荷検出値に基づくバリアブルノズルの基本制御角
度を使用することなく、かつ正常時より大きな制御ゲイ
ンを用いたバリアブルノズル角度の制御によってパワー
タービンの回転数がフィードバック制御される。
これにより、ガスジェネレータ軸回転数が異常な負荷の
検出値に基づいて異常な回転数に制御されてしまうこと
となるのを防止でき、非常用の設定値に制御することが
できる。また、負荷検出値が異常であるときにはバリア
ブルノズルの基本制御角度に信頼性がないため、正常時
と同様の制御を行うと、パワータービンを目標回転数に
収束させるのに多大な時間を要したり、収束不能となっ
たりするが、かかる異常時は基本制御値を用いることな
く現状の値を大きな制御ゲインを用いてフィードバック
補正することにより、迅速にパワータービンを目標回転
数に近づけることができる。
検出値に基づいて異常な回転数に制御されてしまうこと
となるのを防止でき、非常用の設定値に制御することが
できる。また、負荷検出値が異常であるときにはバリア
ブルノズルの基本制御角度に信頼性がないため、正常時
と同様の制御を行うと、パワータービンを目標回転数に
収束させるのに多大な時間を要したり、収束不能となっ
たりするが、かかる異常時は基本制御値を用いることな
く現状の値を大きな制御ゲインを用いてフィードバック
補正することにより、迅速にパワータービンを目標回転
数に近づけることができる。
これら非常用の燃料流量制御及びバリアブルノズル角度
制御により負荷検出器17の異常時にも十分対処できる。
制御により負荷検出器17の異常時にも十分対処できる。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、負荷検出手段の異
常の有無に応じて、燃料流量制御及びバリアブルノズル
角度制御の制御方式を適切に切り換える構成としたた
め、正常時には、高い制御性能とバリアブルノズルの耐
久性を確保でき、異常時にも可及的に高い制御性能を維
持しながら運転を継続できるものである。
常の有無に応じて、燃料流量制御及びバリアブルノズル
角度制御の制御方式を適切に切り換える構成としたた
め、正常時には、高い制御性能とバリアブルノズルの耐
久性を確保でき、異常時にも可及的に高い制御性能を維
持しながら運転を継続できるものである。
第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の制御部の構成を示すブロック図、第３図
は同上実施例の制御ルーチンを示すフローチャート、第
４図は同上制御ルーチンにおける負荷検出器の異常判定
サブルーチンを示すフローチャート、第５図は同上実施
例の制御時の各部の状態を示すタイムチャート、第６図
は前記実施例及び従来例に共通なガスタービンの構造を
示す図、第７図は前記従来例の制御部の構成を示すブロ
ック図、第８図は前記従来例の制御部の構成を示すブロ
ック図である。 １……コンプレッサー、２……ガスジェネレータ軸、３
……コンプレッサータービン、４……パワータービン、
５……発電機、８……燃焼器、10……燃料調整弁、11…
…弁駆動機構、12……バリアブルノズル、13……ガスジ
ェネレータ軸回転数検出器、14……出力軸検出器、17…
…負荷検出器、33……目標ガスジェネレータ軸回転数設
定部、34……設定値切換部、35……非常用目標ガスジェ
ネレータ軸回転数設定部、36……減算器、37……制御ゲ
イン演算部、38……燃料流量フィードバック制御部、41
……基本制御角度演算部、42……設定値切換部、43……
加算器、44……第１制御ゲイン演算部、45……制御ゲイ
ン切換部、46……ノズル角度フィードバック制御部、47
……減算器、48……第２制御ゲイン演算部、49……異常
判定部、50……制御切換器
明の一実施例の制御部の構成を示すブロック図、第３図
は同上実施例の制御ルーチンを示すフローチャート、第
４図は同上制御ルーチンにおける負荷検出器の異常判定
サブルーチンを示すフローチャート、第５図は同上実施
例の制御時の各部の状態を示すタイムチャート、第６図
は前記実施例及び従来例に共通なガスタービンの構造を
示す図、第７図は前記従来例の制御部の構成を示すブロ
ック図、第８図は前記従来例の制御部の構成を示すブロ
ック図である。 １……コンプレッサー、２……ガスジェネレータ軸、３
……コンプレッサータービン、４……パワータービン、
５……発電機、８……燃焼器、10……燃料調整弁、11…
…弁駆動機構、12……バリアブルノズル、13……ガスジ
ェネレータ軸回転数検出器、14……出力軸検出器、17…
…負荷検出器、33……目標ガスジェネレータ軸回転数設
定部、34……設定値切換部、35……非常用目標ガスジェ
ネレータ軸回転数設定部、36……減算器、37……制御ゲ
イン演算部、38……燃料流量フィードバック制御部、41
……基本制御角度演算部、42……設定値切換部、43……
加算器、44……第１制御ゲイン演算部、45……制御ゲイ
ン切換部、46……ノズル角度フィードバック制御部、47
……減算器、48……第２制御ゲイン演算部、49……異常
判定部、50……制御切換器
Claims (1)
- 【請求項１】コンプレッサーにより圧縮されたガスを、
燃焼器により燃焼した後前記コンプレッサーにガスジェ
ネレータ軸を介して連結されたコンプレッサータービン
に供給してコンプレッサー及びコンプレッサータービン
を回転駆動すると共に、前記コンプレッサータービンを
経たガスをバリアブルノズルを介してパワータービンに
供給してパワータービン及び該パワータービンの出力軸
に接続された負荷を回転駆動してなるガスタービンの制
御装置において、前記負荷の大きさを検出する負荷検出
手段と、該検出された負荷の大きさに基づいてガスジェ
ネレータ軸の目標回転数を設定するガスジェネレータ軸
目標回転数設定手段と、ガスジェネレータ軸の回転数を
検出するガスジェネレータ軸回転数検出手段と、ガスジ
ェネレータ軸の回転数を目標回転数に近づけるように前
記燃焼器への燃料流量を制御する燃料流量制御手段と、
前記検出された負荷の大きさに基づいて前記バリアブル
ノズルの基本制御角度を設定する基本制御角度設定手段
と、前記出力軸の回転数を検出する出力軸回転数検出手
段と、前記出力軸の回転数を目標回転数に近づけるよう
に前記バリアブルノズルの角度を前記設定された基本制
御角度に対してフィードバック補正して制御する第１の
バリアブルノズル角度制御手段と、前記出力軸の回転数
を目標回転数に近づけるように前記第１のバリアブルノ
ズル角度制御手段より大の制御ゲインをもって前記バリ
アブルノズルの角度をフィードバック補正して制御する
第２のバリアブルノズル角度制御手段と、前記負荷検出
手段の異常の有無を検出する異常検出手段と、負荷検出
手段が正常であると検出されたときは、前記ガスジェネ
レータ軸目標回転数設定手段によって設定されたガスジ
ェネレータ軸の目標回転数を前記燃料流量制御手段に出
力させると共に前記第１のバリアブルノズル角度制御手
段を作動させ、負荷検出手段が異常であると判定された
ときは、前記燃料流量制御手段にガスジェネレータ軸の
非常用に設定された目標回転数の信号を与えると共に前
記第２のバリアブルノズル角度制御手段を作動させる制
御切換手段と、を設けて構成したことを特徴とするガス
タービンの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12202488A JPH073190B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | ガスタービンの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12202488A JPH073190B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | ガスタービンの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294917A JPH01294917A (ja) | 1989-11-28 |
| JPH073190B2 true JPH073190B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=14825700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12202488A Expired - Lifetime JPH073190B2 (ja) | 1988-05-20 | 1988-05-20 | ガスタービンの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073190B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493392C2 (ru) * | 2011-10-21 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Способ защиты газотурбинного двигателя |
| EP3803081B1 (en) * | 2019-08-27 | 2023-11-29 | Nuovo Pignone Tecnologie S.r.l. | Two-shaft gas turbine engine system and method of operation |
-
1988
- 1988-05-20 JP JP12202488A patent/JPH073190B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493392C2 (ru) * | 2011-10-21 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Способ защиты газотурбинного двигателя |
| EP3803081B1 (en) * | 2019-08-27 | 2023-11-29 | Nuovo Pignone Tecnologie S.r.l. | Two-shaft gas turbine engine system and method of operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01294917A (ja) | 1989-11-28 |
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