JPH074265A - ガスタービン燃焼部切替制御方法 - Google Patents

ガスタービン燃焼部切替制御方法

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JPH074265A
JPH074265A JP14750493A JP14750493A JPH074265A JP H074265 A JPH074265 A JP H074265A JP 14750493 A JP14750493 A JP 14750493A JP 14750493 A JP14750493 A JP 14750493A JP H074265 A JPH074265 A JP H074265A
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JP
Japan
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fuel
command
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gas turbine
control
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Pending
Application number
JP14750493A
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English (en)
Inventor
Fumiyuki Hirose
文之 広瀬
Isao Sato
勲 佐藤
Akira Shimura
明 志村
Hiroshi Hanaoka
浩 花岡
Minoru Takaba
稔 鷹羽
Koji Takahashi
浩二 高橋
Masae Takahashi
正衛 高橋
Isao Shiromaru
功 四郎丸
Chikamasa Toriie
親昌 鳥家
Kiyomi Yamamoto
清己 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数段式燃焼器を有するガスタービンの各燃
焼部の点火/消火の繰り返しを防止し、最低負荷を低減
する。 【構成】 ガスタービン負荷指令1とガスタービン負荷
信号2との偏差に応じて演算された燃料指令に対し、切
替帯制御器5により燃料制御切替帯を判定し、燃料制御
切替帯内で信号の増減方向の変化を禁止し、燃料制御切
替帯の再突入許容時間経過を判定するロジックを有する
ことにより燃焼部の大巾な燃料量変化の頻発を避ける。 【効果】 急激な温度変化による機器寿命消費を抑制す
るとともに安定燃焼を保ち、最低負荷を低減できる。変
化頻度の激しい負荷指令が与えられても燃料制御切替帯
での一部制限をつけることを除いては、広範囲の負荷範
囲で負荷指令に追従できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの燃焼制
御に係り、特に複数段燃焼部を有する燃焼器の各燃焼部
の切替えを行うのに好適なガスタービン燃焼部切替制御
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】予混合方式を採用した2段燃焼式燃焼器
の断面図及びガスタービン発電システムを図5に示す。
圧縮機9からの出口空気10は燃焼器11へ導かれ、燃
料18とともに燃焼され燃焼ガス12となってタービン
部13へ流入するようになっている。2段燃焼式燃焼器
は第1段燃焼部14と第2段燃焼部15とよりなり、第
1段燃焼部14は拡散燃焼方式を、第2段燃焼部は燃焼
用空気16と燃料ノズル17からの燃料18とがスワラ
19内部で混合し燃焼する予混合方式を採用している。
【0003】従来のガスタービン燃焼部切替制御方法に
おいては、例として2段燃焼式燃焼器の燃料配分を図6
に示す。ガスタービン全体としての燃料指令であるGT
燃料指令FTに対し、起動時の第1段燃焼部への燃料配
分指令F1と、第2段燃焼部への燃料配分指令F2とが図
示されている。GT燃料指令FTが増加し規定値FTf
に達すると第2段燃焼部が点火し、第1段燃焼部と第2
段燃焼部とがともに燃焼する。燃料が減少する時は逆に
GT燃料指令FTが規定値FTfまで減少すると第2段
燃焼部が消火し、第1段燃焼部だけの燃焼となる。この
第2段燃焼部の点火/消火操作は、第1段及び第2段燃
焼部の燃料の急激な増加/減少を伴ない、各燃焼部の大
きな温度変化や燃焼の不安定をもたらすので点火/消火
を頻繁に繰り返すことを防止する必要がある。また一旦
GT燃料指令FTが規定値FTL2を越えた後は、規定
値FTL2をGT燃料指令FTの最低値とすることによ
って点火/消火の繰り返しを防止していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスタービン燃
焼部切替制御方法にあっては、燃料指令が規定値まで減
少すると第2段燃焼部が消火し、第1段燃焼部だけの燃
焼となり、この第2段燃焼部の点火/消火操作は、第1
段及び第2段燃焼部の燃料の急激な増加/減少を伴な
い、各燃焼部の大きな温度変化による機器寿命消費の増
大や燃焼の不安定をもたらす問題があった。またガスタ
ービン負荷の最低値が第2段燃焼部の点火/消火指令に
対応する負荷で制限を受けるという問題があった。
【0005】本発明の目的は、複数段式燃焼器を有する
ガスタービンの各燃焼部の頻繁な点火/消火を防止して
機器寿命消費の抑制を図るとともに安定燃焼を保ち、か
つ最低負荷を低減することのできるガスタービン燃焼部
切替制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るガスタービン燃焼部切替制御方法は、
複数の燃焼部を有し、燃料指令の増減に応じてそれぞれ
の燃焼部へ燃料配分指令を切替えそれぞれの燃焼部の点
火又は消火を制御するガスタービン燃焼部切替制御方法
において、それぞれの燃料配分指令を切替える燃料指令
の近傍に燃料制御切替帯を設け、切替帯制御器により燃
料制御切替帯を燃料指令が通過中か否かを判定しかつ通
過中は燃料指令の増減方向の反転を禁止する構成とす
る。
【0007】そして燃料制御切替帯は、少なくとも一つ
の燃焼部の点火又は消火を切替える燃料指令に変動余裕
を付加した燃料指令巾である構成でもよい。
【0008】また燃料指令は、燃料制御切替帯を通過中
にあらかじめ規定された変化率以上で増加又は減少され
る構成でもよい。
【0009】さらに燃料指令は、燃料制御切替帯を通過
して上限又は下限に達し、再び増加又は減少により燃料
切替帯を通過する際、規定時間の経過後に増加又は減少
される構成でもよい。
【0010】そしてガスタービン燃焼部切替制御装置に
おいては、前記記載のいずれか1つのガスタービン燃焼
部切替制御方法を用いる構成とする。
【0011】
【作用】本発明によれば、GT燃料指令(燃料指令)に
対して第2段燃焼部の点火/消火の規定値の前後に一定
の余裕をとった燃料制御切替帯を設け、その燃料制御切
替帯に、GT燃料指令が増加方向で下限に入った場合は
必ず燃料制御切替帯の上限まで上昇させ、逆に減少方向
で上限に入った場合は必ず燃料制御切替帯の下限まで降
下させる。また一旦燃料制御切替帯を通過し上限に達し
た場合、再び燃料制御切替帯を通過する減少指令を出す
までに規定の許容時間を経過完了の条件を取り込むこと
により、燃焼部にとって弊害となる頻繁な点火/消火の
繰り返しが防止され、ガスタービン燃焼部の切替えに伴
うガスタ−ビン機器の寿命消費が抑制される。また燃焼
不安定を限界内に抑制しながら燃料制御切替帯を含む広
い範囲でガスタ−ビン負荷の増減を行なうことができる
ようになり、負荷制御としてのガスタービン最低負荷の
低減が行なえる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図1を参照しながら説明
する。図1は本発明の考え方を示す図であり、図5に示
すガスタービン発電システム及び燃焼器内部の構成は本
発明においても同一である。さらに、第1段燃焼部と第
2段燃焼部の燃料分配方式も図6に示す方式としてい
る。
【0013】図1に示すように、GT燃料指令(燃料指
令)FTが減少して時間t0からt1までに燃料制御切替
帯FTBの上限FTL2に達している。さらにGT燃料
指令が減少して燃料制御切替帯FTBに入ったことを認
識し、その燃料制御切替帯FTBの下限FTL1に到達
するまでGT燃料指令の増加方向指令FTaを禁止す
る。
【0014】GT燃料指令が時間t2で燃料制御切替帯
FTBの下限FTL1に到達した場合、GT燃料指令が
再び燃料制御切替帯FTBに入るには、下限FTL1
到達後に規定時間T1が経過したか否かを判定し、時間
1が経過しない間は下限FTL 1以上にGT燃料指令の
増加方向指令FTbを禁止する。この制御方法はGT燃
料指令が増加方向に燃料制御切替帯FTBを通過する場
合にも同様であり、燃料制御切替帯FTB内の減少方向
指令FTcを禁止する。
【0015】また燃料制御切替帯FTBの上限FTL2
に一旦到達後は、規定時間T2が経過するまでは、燃料
制御切替帯FTBへ再び入る燃料指令FTdを禁止す
る。なお、規定時間T1,T2は、機器の寿命消費や燃焼
の安定性を考慮して設定されるものであり、場合によっ
てはゼロ時間も許容し得るものである。
【0016】図2は、本実施例の制御ブロック図を示
す。ガスタービン負荷指令1とガスタービン負荷信号2
との偏差を減算器3で演算し、比例制御あるいは比例積
分制御等の制御演算器4によりガスタービンの燃料指令
を作成する。従来技術では、この燃料指令を直接、第1
段燃焼部燃料配分器6と第2段燃焼部燃料配分器7とに
入力し、それぞれの配分器の出力F1,F2が第1段,第
2段燃焼部の燃料配分指令信号となっていた。本実施例
では制御演算器4の後に、切替帯制御器5を挿入する。
切替帯制御器5の内容は先に図1で説明した燃料制御切
替帯の制御方法を入れ込むものである。つまり切替帯制
御器は燃料指令が燃料制御切替帯を通過中か否かの判定
する回路A、燃料指令が燃料制御切替帯を通過中に燃料
指令の増減方向の変化を禁止する回路B及び燃料指令に
燃料制御切替帯の再突入を許可する規定時間の経過を判
定する回路C等を備えている。
【0017】この制御回路の具体的なロジック図として
燃料切替許容判定回路の例を図3及び図4に示す。燃料
指令FTが降下し燃料制御切替帯FTBの下限FTL1
に到達完了したことを記憶し、所定時間T1を経過した
条件と、燃料指令FTが燃料制御切替帯FTBの下限F
TL1より大である条件とにより燃料指令FTの上昇操
作が許可され燃料指令FTの上昇が可能となる。また燃
料指令FTが上昇し燃料制御切替帯FTBの上限FTL
2に到達完了したことを記憶し、所定時間T2を経過した
条件と、燃料指令FTが燃料制御切替帯FTBの下限F
TL2より小である条件とにより燃料指令FTの降下操
作が許可され燃料指令FTの下降が可能となる。燃料制
御切替帯内でのGT燃料指令は、信号の反転がない限り
制御演算器4の出力指令に従う方法があるが、燃料制御
切替帯内の滞在を短くするため、一旦燃料制御切替帯に
入った場合は規定の変化率以上で燃料制御切替帯の上限
側、あるいは下限側に増加あるいは減少する方法も効果
がある。
【0018】本発明によれば、2段式燃焼器を有するガ
スタービンの燃焼部の切替操作がある場合で、変化頻度
の激しい負荷指令が与えられても燃料制御切替帯での一
部制限をつけることを除いては、広範囲の負荷範囲で負
荷指令に追従できる。つまり最小限の切替反復禁止条件
を設けることによりガスタービン負荷制御指令範囲を拡
大でき、ガスタービン最低負荷を低減することが可能と
なり、巾広い運用が達成できるものである。また、本発
明は2段式燃焼器のみならず、それ以上の燃焼部の切替
操作回数の多い燃焼器を有するガスタービンにも適用可
能である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、複数段式燃焼器を有す
るガスタービンの燃料指令に燃料制御切替帯を設けたた
め、各燃焼部の頻繁な点火/消火が防止されて急激な温
度変化による機器寿命消費の抑制が図られるとともに安
定燃焼が保たれ、かつ最低負荷を低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料制御切替帯を説明する図である。
【図2】本発明の一実施例を示す図である。
【図3】図2の燃料切替許容判定回路の例を示す図であ
る。
【図4】図2の燃料切替許容判定回路の例を示す図であ
る。
【図5】2段式燃焼器の断面を示す図である。
【図6】従来の2段式燃焼器の燃料配分方法を示す図で
ある。
【符号の説明】 1 ガスタービン負荷指令 2 ガスタービン負荷信号 3 減算器 4 制御演算器 5 切替帯制御器 6 第1段燃焼部燃料配分器 7 第2段燃焼部燃料配分器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志村 明 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 花岡 浩 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 鷹羽 稔 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高橋 浩二 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高橋 正衛 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 四郎丸 功 広島県広島市中区小町4番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 鳥家 親昌 広島県広島市中区小町4番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 山本 清己 広島県広島市中区小町4番33号 中国電力 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の燃焼部を有し、燃料指令の増減に
    応じてそれぞれの燃焼部へ燃料配分指令を切替えそれぞ
    れの燃焼部の点火又は消火を制御するガスタービン燃焼
    部切替制御方法において、それぞれの燃料配分指令を切
    替える前記燃料指令の近傍に燃料制御切替帯を設け、切
    替帯制御器により該燃料制御切替帯を前記燃料指令が通
    過中か否かを判定しかつ通過中は該燃料指令の増減方向
    の反転を禁止することを特徴とするガスタービン燃焼部
    切替制御方法。
  2. 【請求項2】 燃料制御切替帯は、少なくとも一つの燃
    焼部の点火又は消火を切替える燃料指令に変動余裕を付
    加した燃料指令巾であることを特徴とする請求項1記載
    のガスタービン燃焼部切替制御方法。
  3. 【請求項3】 燃料指令は、燃料制御切替帯を通過中に
    あらかじめ規定された変化率以上で増加又は減少される
    ことを特徴とする請求項1記載のガスタービン燃焼部切
    替制御方法。
  4. 【請求項4】 燃料指令は、燃料制御切替帯を通過して
    上限又は下限に達し、再び増加又は減少により前記燃料
    切替帯を通過する際、規定時間の経過後に増加又は減少
    されることを特徴とする請求項1記載のガスタービン燃
    焼部切替制御方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載のガス
    タービン燃焼部切替制御方法を用いることを特徴とする
    ガスタービン燃焼部切替制御装置。
JP14750493A 1993-06-18 1993-06-18 ガスタービン燃焼部切替制御方法 Pending JPH074265A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1136891A (ja) * 1997-07-18 1999-02-09 Toshiba Corp ガスタービン燃料供給制御装置
US7051533B2 (en) 2002-10-22 2006-05-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method and system for controlling gas turbine engine
JP2008232148A (ja) * 2007-03-21 2008-10-02 General Electric Co <Ge> 複合ガスタービンプラントの出力差異及び保守の容易化のための方法及びシステム
WO2025211266A1 (ja) * 2024-04-03 2025-10-09 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器制御装置、及び、ガスタービン燃焼器制御方法

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JP2008232148A (ja) * 2007-03-21 2008-10-02 General Electric Co <Ge> 複合ガスタービンプラントの出力差異及び保守の容易化のための方法及びシステム
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