JPH076416B2 - 2種類の燃料を使用するガスタ−ビンの燃料切替装置 - Google Patents

2種類の燃料を使用するガスタ−ビンの燃料切替装置

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JPH076416B2
JPH076416B2 JP28897686A JP28897686A JPH076416B2 JP H076416 B2 JPH076416 B2 JP H076416B2 JP 28897686 A JP28897686 A JP 28897686A JP 28897686 A JP28897686 A JP 28897686A JP H076416 B2 JPH076416 B2 JP H076416B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は2種類以上の燃料を使用するガスタービンで負
荷運転中に発熱量の曳動しやすい燃料を使用する場合に
負荷変動を抑制し得るように改良したガスタービンに関
するものである。
〔従来の技術〕
ガスタービンは、各種の気体燃料,液体燃料が用いら
れ、次に述べるような場合には2種類の燃料を切り替え
て供給する必要がある。
(i).液体燃料と気体燃料との共用及び混焼(ガスと
軽油等) (ii).異種の気体燃料の共用及び混焼(天然ガスとプ
ロパン等) (iii).高揮発性燃料(ナフサ等)の為の起動用燃料
(軽油等)の必要性による燃料切替 (iv).難着火性燃料(石炭ガス等)の為の起動用燃料
(軽油等)の必要性による燃料切替 このような必要性における燃料切替は、従来技術におい
ては次の如く実施されていた。第2図に従来技術におけ
る制御系統を示す。
今、燃料Aで運転していたものを燃料Bに切替える場合
で説明する。
切替開始前は燃料流量設定信号2に対応した燃料A7が、
流量制御器5で制御されながら燃焼器10に噴射され、圧
縮機9で昇圧された燃焼空気とともに燃焼され、タービ
ン11に導入されて、熱エネルギを回転エネルギに変換
し、発電機6を駆動し、電力を発生している。この状態
で燃料A7から燃料B8へ切替操作した場合、燃料分配器3
において、時間とともに燃料Bを増加させ、燃料Aを減
少させる信号を発生させる。この信号は、燃料Aと燃料
Bとを制御している制御器5へ与えられ、信号に対応し
た燃料流量となるようになつている。この精度を確保す
る為に燃料A,燃料Bの系統にはそれぞれ流量測定器4を
設けてあり、各実流量信号を比較器12,比較器13にフイ
ードバツク信号として与えている。分配器3では、切替
期間中、燃料Aと燃料Bとの合計流量が燃料流量設定信
号に等しくなるよう、F=FA+FBの関係で制御し続けら
れる。
燃料流量設定信号は、切替直前の値が切替期間を通して
同一値として与えられる。
上記は代表的な切替手順であるが、前述の燃料切替を行
う場合、適用燃料の如何によつて、以下のような特記事
項が必要とされる。
(イ).流量制御器5は、制御弁として図示されている
がその他制御装置にも置き換え得ること。
(ロ).フイードバツクの流量信号は、弁ストローク
等、間接的に流量を検知できるものであつても良いこ
と。
(ハ).燃料分配器の分配率と時間との関係は必ずしも
直線的でなく、F=FA+FBとなるような機器側要求に応
じた関係でさえあれば良いこと。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上に述べた従来技術においては、燃料の切替に関して次
のような必要がある。
(a).燃料切替制御の基本は、切替の全期間を通し
て、燃料Aによる入熱と燃料Bによる入熱との合計が一
定である必要がある。
(b).従来技術は基本的には、流量制御であるから、
燃料Aと燃料Bとの流量和を一定としている。これは、
燃料Aと燃料Bの発熱量が既知であり、かつ、発熱量の
変動が生じない場合には問題なく適用できる。しかし、
燃料発熱量の偏差が大きな燃料又は時間的な発熱量変動
を有する燃料を切替える場合には、切替時に負荷変動を
生ずることになる。又、発熱量変動が著しい場合には切
替時に燃焼不安定が生じ、例えば、失火等のトラブルを
起こす危険性がある。
(c).燃料Bが設定発熱量に対して大きな偏差をもつ
て供給された場合を例にとつて上記を具体的に説明す
る。(このことは燃料A又は燃料Bに偏差が生じた場合
のみならず、燃料A及び燃料B共に偏差が生じた場合に
も同様に説明し得る。) 第3図は、燃料Bの発熱量が設定通りに供給された場合
を示す。本図の下欄(流量切替率)に示す如く燃料Aの
流量を漸減せしめるとともに燃料Bの流量を漸増せしめ
て、その流量和を一定に保つと、本第3図の上欄(エネ
ルギ%)の如く、エネルギ総和は設定値の如くになる。
本発明において発熱量とは単位量の燃料の発熱量(cal/
cc)を言い、これに体積を乗じた総発熱量は(ガスター
ビンの入熱に相当するものとして)入熱量という。
第4図は燃料Bの発熱量が設定値よりも小さかつた場合
を示し、燃料A→同Bの切替に伴つてエネルギ総和は設
定値よりも低下する。
第5図は燃料Bの発熱量が設定値に比して時間と共に変
化する場合を示し、エネルギ総和は設定値に比して、時
間と共に変化する。
上述の如く切替の期間中にエネルギの総和は、図示の1
→2に移動し、入熱量は切替前後で変化するから、結
局、ガスタービン負荷はその偏差に応じて変化すること
になる。発熱量が時間的に変化する場合も同様にして負
荷変動が発生する。
以上の如く、従来技術では、発熱量が設定値に比して変
化する場合にはその偏差分だけ入熱の変化、即ち、負荷
の変化が生じるという問題を有する。
近年のエネルギ多様化の過勢から、ガスタービン用燃料
もかなりの広範囲のものを使用できることが要求されて
おり、従来技術の改善が急務となつて来ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術においては燃料切替時の制御は燃料流量一定と
するものであり、燃料の発熱量の変動は即、入熱の変動
となり、結果としてガスタービン出力の変動となつた。
本発明の目的は、燃料切換時の制御について、各燃料の
流量のみでなく、発熱量をも考慮に入れて各燃料の入熱
量を一定ならしめるように燃料切替時の入熱の補正を行
ない、切替時の負荷変動を抑制し得る燃料切替装置を提
供しようとすることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的はガスタービンの燃料切替時、設定発熱量に対
して、実測発熱量で修正し、これを修正フイードバツク
信号として、燃料流量設定信号と比較して、各燃料を制
御することにより達成される。
上述の原理を実用面に適用するための具体的構成とし
て、本発明に係るガスタービン燃料切替装置は、A,B2種
類の燃料をそれぞれ供給する2系統の燃料系Aと燃料系
Bとを備えると共に、燃料系A上に流量測定器(4A)
と、流量制御器(5A)とを設け、燃料系B上に流量測定
器(4B)と流量制御器(5B)とを設け、かつ、燃料分配
器(3)から発せられる流量制御器(5A)の制御用出力
信号(16A)を流量測定器(4A)のフイードバツク信号
で補正すると共に、燃料分配器(3)から発せられる流
量制御器(5B)の制御用出力信号(16B)を流量測定器
(4B)のフイードバツク信号で補正するガスタービンの
燃料切替装置において、燃料系Aに発熱量測定器(1A)
を、燃料系Bに発熱量測定器(1B)をそれぞれ設けると
共に、発熱量測定器(1A)からの発熱量信号(HA)と設
定発熱量HAOとの比によつて流量測定器(4A)からの流
量信号(FMA)を補正した流量フイードバツク信号(15
A)を比較信号として燃料分配器(3)の制御出力信号
(16A)を補正する比較器(12)を設け、一方、発熱量
測定器(1B)からの発熱量信号HBと設定発熱量(HBO
との比によつて流量測定器(4B)からの流量信号
(FMA)を補正した流量フイードバツク信号(15B)を比
較信号として燃料分配器(3)の制御出力信号(16B)
を補正する比較器(13)を設けたことを特徴とする。
〔作用〕
燃料流量設定信号は切替期間を通じて一定値であり、燃
料による入熱の変化があつた場合、発電機の出力変化と
して現われる。
この為、燃料による入熱、即ち発熱量を実測し設定発熱
量と比較し、その偏差を修正フイードバツク信号として
使用し、燃料流量制御することで燃料切替時の負荷変動
を無くすことができる。
〔実施例〕
第1図に本発明に係る燃料切替装置の1実施例を示す。
第2図に示した従来例との相違は以下の通りである。
(I).各燃料系統に、発熱量測定器1を設け、各燃料
の発熱量を測定し、初期設定発熱量と比較する。1Aは燃
料系A用の発熱量測定器であり、1Bは燃料系B用の発熱
量測定器である。
(II).この比較での偏差信号を各燃料系統の流量測定
器4からのフイードバツク信号に演算させ、修正フイー
ドバツク信号(即ち、実入熱となる)として各比較器に
与える。4Aは燃料系A用の流量測定器であり、4Bは燃料
系B用の流量測定器である。
各比較器12,13以降の制御機構の構成,機能は第1図の
従来技術の場合と同様である。
本発明を実施する場合、次のように構成することが出来
る。
(一).流量制御器5は、制御弁として図示されている
が、その他制御機器にも置き換えられること。
(二).フイードバツクの流量信号は、弁ストローク
等、間接的に流量を検知できるものであつても良いこ
と。
(三).燃料分配器の分配率と時間の関係は必ずしも直
線的でなく、F=FA+FBとなるような機器側要求に応じ
た関係であれば良いこと。
従来技術においては燃料流量のみの切換比率制御方式を
とつている為、発熱量偏差分だけ入熱に偏差を生じ、こ
れが負荷変動を生ぜしめていたという欠点を排除するた
め本発明の装置は上記実施例の如く、切替時の燃料流量
制御に追加して、発熱量に基づく補正を行うことによ
り、入熱の偏差を抑制し、負荷変動を無くそうとするも
のである。
燃料Bとして数定値より高い発熱量の燃料が供給された
場合の本実施例による切替時の推移を図示すると第6図
のようになる。
切替動作を開始し、設定切替比に応じて、FA,FBの燃料
比率により流量分割を進めて行くが、その際、燃料Bの
発熱量(実測値)HB(第1図参照)が、初期設定値HBO
よりも高い場合は、設定流量FBをそのまま流せば、燃料
B側の入熱が設定値よりも大きくなり、負荷変動を生じ
るので、HB/HBOのバイアスをフイードバツク系統に掛け
てやることにより、実際の燃料流量を、発熱量比率によ
り補正し、入熱を設定レベルに抑制することが可能にな
る。
この制御方式では、設定流量比と、実際の流量比は、第
6図に示す如く発熱量偏差に応じて、差異を生ずること
になる。
燃料Bのみならず、燃料Aの発熱量に偏差を生じた場
合、又は、燃料A又は燃料Bの発熱量が共に偏差を生じ
た場合も、第6図と同様に負荷変動を抑制できる。
更に切替途中で発熱量の時間的(時間に伴う)変動が生
じた場合も本実施例の装置により切替時の負荷変動を抑
制することができる。第7図にこの場合を示す。
本実施例の装置による上述の制御方法を更に発展させ
て、燃料流量設定信号FOの燃料切替中に固定する代りに
可変とすることも可能である。即ち、燃料流量設定信号
FO′として、例えば、 FO′=FO+(切替時間) の関係を設定してやれば、燃料切替を行ないながら同時
に入熱を変動なく上昇又は下降させることも可能とな
る。
又、本発明装置の他の使用方法として、燃料切替期間中
に発熱量変動が生じないことが予め解つている場合に
は、発熱量測定は連続測定の必要はなく、ある時点(例
えば切替前)での測定値を入力しておけば良い。
以上の如く、本発明により、従来の燃料切替方式の欠点
は全く解消し、発熱量が変動する燃料においても、負荷
変動の無い切替制御が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃料切替時の負荷変動を抑制できるの
で、安定した制御系統を構成することができるととも
に、運転の信頼性の向上が図れ、また、急激な負荷変動
が無いことによるガスタービン部品寿命の延長を期待し
得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例における燃料切替制御系統図
である。第2図は従来技術における燃料切替制御系統図
である。第3図は従来技術における発熱量変動なし時の
切替状態を示す図表、第4図は同じく発熱量が設定値よ
りも低い場合の切替状態を示す図表、第5図は同じく発
熱量が時間的に変化する場合の切替状態を示す図表であ
る。第6図及び第7図はそれぞれ本発明の実施例におけ
る作用,効果を説明する為の図表で、第6図は発熱量が
設定値よりも高い場合を示し、第7図は切替途中で発熱
量の変動が生じた場合を示している。 1……発熱量測定器、1A……燃料A用の発熱量測定器、
1B……燃料B用の発熱量測定器、4……流量測定器、4A
……燃料A用の流量測定器、4B……燃料B用の流量測定
器、16A……燃料A用の燃料分配器出力信号、16B……燃
料B用の燃料分配器出力信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A,B2種類の燃料をそれぞれ供給する2系等
    の燃料系Aと燃料系Bとを備えると共に、燃料系A上に
    流量測定器(4A)と、流量制御器(5A)とを設け、燃料
    系B上に流量測定器(4B)と流量制御器(5B)とを設
    け、かつ、燃料分配器(3)から発せられる流量制御器
    (5A)の制御用出力信号(16A)を流量測定器(4A)の
    フイードバツク信号で補正すると共に、燃料分配器
    (3)から発せられる流量制御器(5B)の制御用出力信
    号(16B)を流量測定器(4B)のフイードバツク信号で
    補正するガスタービンの燃料切替装置において、燃料系
    Aに発熱量測定器(1A)を、燃料系Bに発熱量測定器
    (1B)をそれぞれ設けると共に、発熱量測定器(1A)か
    らの発熱量信号(HA)と設定発熱量HAOとの比によつて
    流量測定器(4A)からの流量信号(FMA)を補正した流
    量フイードバツク信号(15A)を比較信号として燃料分
    配器(3)の制御出力信号(16A)を補正する比較器(1
    2)を設け、一方、発熱量測定器(1B)からの発熱量信
    号HBと設定発熱量(HBO)との比によつて流量測定器(4
    B)からの流量信号(FMB)を補正した流量フイードバツ
    ク信号(15B)を比較信号として燃料分配器(3)の制
    御出力信号(16B)を補正する比較器(13)を設けたこ
    とを特徴とする、2種類の燃料を使用するガスタービン
    の燃料切替装置。
JP28897686A 1986-12-05 1986-12-05 2種類の燃料を使用するガスタ−ビンの燃料切替装置 Expired - Lifetime JPH076416B2 (ja)

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