JPH0783072A - ２つの燃焼室を備えたガスターボ群の調整法 - Google Patents

２つの燃焼室を備えたガスターボ群の調整法

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 主として圧縮機ユニット、第１の燃焼室、第
１のタービン、自己点火式に作動する第２の燃焼室、第
２のタービン及び少なくとも１つの発電機から成るガス
ターボ群の調整法において、第２の燃焼室（９）内に導
入された燃料量(ＦＬ）により生じた温度上昇分（Δ
Ｔ）を第２のタービン（１２）の出口で測定した温度か
ら差し引いて得られた修正された温度信号（Ｔ１３−Δ
Ｔ）により第１の燃焼室（４）のための燃料量（ＦＨ）
を調量し、かつ、第２の燃焼室（９）のための燃料量
（ＦＬ）の測定のために、第２のタービン（１２）の出
口の修正されない温度信号を使用する。 【効果】 把握しやすい低圧タービン出口温度だけを測
定すればよく、制御が簡単かつ確実に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主として圧縮機ユニッ
ト、圧縮機ユニットの後方に配置された第１の燃焼室、
第１の燃焼室の後方に配置された第１のタービン、第１
のタービンの後方に配置された自己点火式に作動する第
２の燃焼室、第２の燃焼室からの熱ガスにより負荷され
る第２のタービン及び少なくとも１つの発電機から成る
ガスターボ群の調整法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧側で作動する燃焼室と低圧側で作動
する燃焼室の都合２の燃焼室を備えたガスターボ群で
は、高圧燃焼室及び低圧燃焼室のための両方の燃料量
の、制御に関連した不可避の調量は、それぞれ下流に配
置された両方のタービンの少なくとも出口温度、特に高
圧燃焼室の熱ガスにより負荷される高圧タービンの極め
て高い出口温度を直接把握することにより行われる。こ
のような温度の把握は困難であり、その繰り返し精度は
不確実であり、従ってこの種の測定では確実な燃料制御
は保証されない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、冒頭に記載した形式の調整法において、確実か
つ技術的な実現性及びよい繰り返し精度の得られる箇所
において、制御に不可欠な温度把握を行うことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の調整法は、第２の燃焼室内に導入された燃料量によ
り生じた温度上昇分を第２のタービンの出口で測定した
温度から差し引いて得られた修正された温度信号により
第１の燃焼室のための燃料量を調量し、かつ、第２の燃
焼室のための燃料量の測定のために、第２のタービンの
出口の修正されない温度信号を使用することにある。
【０００５】
【発明の効果】本発明によって得られる主たる利点は、
先行技術の調整法より出発して、把握しやすい低圧ター
ビンの出口温度を測定すればよいことにある。付加的に
必要な、圧縮機の後方の圧力及び高圧タービンの後方の
圧力の測定は先行技術により公知である公知の原理に基
づいて行われ、従ってこれに関しては困難が全く生じな
いことを前提とすることができる。
【０００６】冒頭に記載した形式のガスターボ群の制御
のための本発明調整法によれば、低圧燃焼室の火炎によ
る、低圧タービンの出口温度の上昇が繰り返し精度よく
決定される。このことから出発して、両方の燃焼室内へ
の燃料量の調量のための確実な調整コンセプトが得られ
る。このことは実地での使用において、期待されるΔＴ
信号が、測定された低圧タービンの出口温度から差し引
かれ、これにより高圧燃焼室の燃料量が制御されること
により実現される。低圧燃焼室の燃料量の制御は低圧タ
ービンの出口温度信号により直接的に行われる。
【０００７】本発明の調整法の有利かつ効果的な態様が
関連した他の請求項に記載されている。
【０００８】
【実施例】次に図示の実施例につき本発明を詳しく説明
する。本発明の直接の理解に不必要な部分は図示されて
いない。図示の実施例の範囲において、媒体の流れ方向
及び制御パルスが矢印で示されている。
【０００９】図面は本発明による燃料制御を行うべきガ
スターボ群の１実施例を示す。このガスターボ群は圧縮
機ユニツト１を備えており、この圧縮機ユニツト１内で
は、吸い込まれる空気２の圧縮が行われる。圧縮された
空気３は第１の燃焼室である高圧燃焼室４内に流入す
る。この高圧燃焼室４内では最初の高圧ガス生成の準備
が燃料５により行われる。この高圧燃焼室４の下流に第
１のタービンである高圧タービン６が作動しており、こ
の高圧タービン６内では高圧燃焼室４内で準備された熱
ガス７が部分的に膨張する。この部分的な膨張は高圧タ
ービン６からの排ガス８が比較的高い１０００度Ｃ以上
のオーダーの温度を有していることにより特徴づけられ
る。これに応じて、高圧タービン６はわずかな羽根車
段、有利には１から３の羽根車段を備えている。高圧タ
ービン６の下流では第２の燃焼室である低圧燃焼室９が
作動しており、この低圧燃焼室９は自己点火原理で機能
している。低圧燃焼室９は大体において貫流される環状
通路の形状を有している。この環状通路内に有利にはガ
ス状の燃料１０が噴入される。高圧タービン６からの排
ガス８が上述の温度レベルの温度になると、低圧燃焼室
９内では、噴入された燃料１０の自己点火が生じる。こ
の低圧燃焼室９は図示されない流れ回路を備えており、
この流れ回路は火炎フロントの領域内で、確実な燃焼運
転の保証のために、安定化のための逆流を生ぜしめる。
排ガスは次いで低圧燃焼室９内で再び、高圧燃焼室４内
の温度に匹敵する温度の熱ガス１１となる。基本的には
熱ガス７，１１の温度は直接的な熱力学的な限界を有し
ない。この限界はむしろ負荷すべきタービン及びその機
械エレメントにより規定される。熱ガス１１は次いで第
２のタービンである低圧タービン１２を負荷する。この
低圧タービン１２内では初めに最終的な膨張が生じる。
排ガス１３の残留発熱ポテンシャルは例えば後方に接続
された蒸気循環回路の蒸気発生のために使用される。発
電機１４は両方のタービン６，１２の作業能力から電流
を発生する。図示のガスターボ群の著しい特徴は、１つ
の一貫して延びた軸にすべての流体機械、すなわち圧縮
機ユニット１，高圧タービン６，低圧タービン１２が支
承されていることにあり、この軸は有利には図示しない
２つの軸受けにより支持されている。両方の燃焼室４，
９は両方のタービン６，１２の間の中間のスペースを占
めており、その場合、高圧燃焼室４は有利には環状燃焼
室として形成されており、著しく圧縮機ユニツト１とオ
ーバラップされることができ、このことはガスターボ群
をコンパクトなユニットとするのに役立つ。この可能性
は低圧燃焼室９に関する流体技術的な考察だけではまっ
たく実現されない。この点に関していえば、最後に述べ
た燃焼室は極めて短くなり、従ってコンパクトなガスタ
ーボ群を実現するという所期の目的が達成される。
【００１０】ガスターボ群は半分の出力での稼働までの
始動過程では高圧燃焼室だけによって運転される。初め
は部分的に閉鎖されていた圧縮機案内列が順次開放され
る。高圧燃焼室４のための燃料量５の制御は従来通り低
圧タービン１２の出口温度Ｔ１３、圧縮機の最終圧力Ｐ
３若しくは圧縮機圧力比の関数として、次式（１）に基
づいて行われる。
【００１１】 Ｔ７＝Ａ（Ｔ１３−ΔＴ１３）＋（Ｂ・π）＋Ｃ （１） 式中、Ａ，Ｂ，Ｃは一般的に適合される修正項、 ΔＴ
１３は低圧タービンの出口温度上昇分であり、最初はま
だ０である。機械の引き続く負荷のために、低圧燃焼室
９への燃料１０の供給が行われる。その場合、その制御
は従来通り次式（２）により行われる。
【００１２】 Ｔ１１＝（Ａ´・Ｔ１３）＋（Ｂ´π´）＋Ｃ´ （２） 式中、π´はＰ１１／Ｐ１３である。
【００１３】高圧燃焼室４の燃料量ＦＨがコンスタント
な状態で低圧燃焼室９の運転により生じる、低圧タービ
ン１２の出口温度上昇分ΔＴ１３が式（１）に導入さ
れ、これにより、高圧燃焼室４は低圧燃焼室９が運転さ
れていない場合のように制御される。
【００１４】値ΔＴ１３の正しさがそれぞれの始動過程
又は停止過程に際して校正の意味で確認される。この値
は低圧燃焼室９の燃料量ＦＬのわずかな変化ΔｍＦＬ
（質量流れ／燃料量の相違）によりいつでも再設定され
る。このプロセスは低圧燃焼室９の燃料量ＦＬの少なく
とも相対的な測定を前提としている。勿論、値ΔＴ１３
はコンピュータによりシュミレート可能である。
【００１５】特に良好な制御技術的な遷移の振る舞いを
得るために、両方の燃料量（高圧＋低圧）が少なくとも
圧縮機の出口圧力Ｐ３により、要するに、次式(３)、
(４） ｍＦＨ〜Ｐ３・Ｋ１ （３） ｍＦＬ〜Ｐ３・Ｋ２ （４） により導かれるのが有利である。
【００１６】式中、係数Ｋ１，Ｋ２、要するに ｍＦＨ／Ｐ３ （５） 及び ｍＦＬ／Ｐ３ （６） は、式（１）及び（２）により連続的に適合される。図
示の温度制御モジュールは出力制御及び回転数制御にも
援用される。その場合、両方のＴｍａｘ信号が制限付き
で燃料量ＦＨ，ＦＬへ作用する。
【００１７】回転数制御（ω＝ωsoll）の場合は、通常
では低圧燃焼室９の消火状態で高圧燃焼室４だけが制御
される。このようにする理由は、大型の機械は実際にア
イランドオペレーションのために決して使用されること
がなく、回転数制御はたんに同期化のためにのみ行われ
るからである。しかし、Ｔ７＝Ｔ７sollの到達後に、ω
信号を低圧燃焼室の燃料量ＦＬにさらに作用させること
は可能である。
【００１８】逆に出力制御Ｐ＝Ｐsollを低圧燃焼室の燃
料量ＦＬにだけ作用させることができる。それというの
は、半分の出力で稼働されることはまれであるからであ
る。しかし、低圧燃焼室９の消火の後、Ｐ信号を高圧燃
焼室の燃料量ＦＨへ導入することは可能である。
【００１９】本発明は図示の実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく制御ダイヤグラムを併記したガ
スターボ群を示す略示図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機ユニット、 ２ 吸い込まれる空気、 ３
圧縮された空気、 ４高圧燃焼室、 ５ 高圧燃焼室の
燃料、 ６ 高圧タービン、 ７ 熱ガス、８ 排ガ
ス、 ９ 低圧燃焼室、 １０ 低圧燃焼室の燃料、
１１ 熱ガス、 １２ 低圧タービン、 １３ 排ガ
ス、 １４ 発電機、 １５ 軸、 ω回転数、 ωma
x 最大回転数、 ＦＨ 高圧燃焼室の燃料量、 ＦＬ
低圧燃焼室の燃料量、 ΔｐＦ 圧力差ダイヤフラ
ム、 Ｐ３ 圧縮機の出口圧力、Ｐ５ 高圧燃焼室の燃
料圧、 Ｐ１１ 低圧タービンの入口圧力、 Ｐ１３低
圧タービンの出口圧力、 Ｔ７ 高圧タービンの入口温
度、 Ｔ１１ 低圧タービンの入口温度、 Ｔ１３ 低
圧タービンの出口温度、 ｍ 燃料量、 Ｋ１，Ｋ２
定数、 ΔＴ 温度上昇分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主として圧縮機ユニット、圧縮機ユニッ
    トの後方に配置された第１の燃焼室、第１の燃焼室の後
    方に配置された第１のタービン、第１のタービンの後方
    に配置された自己点火式に作動する第２の燃焼室、第２
    の燃焼室からの熱ガスにより負荷される第２のタービン
    及び少なくとも１つの発電機から成るガスターボ群の調
    整法において、第２の燃焼室（９）内に導入された燃料
    量（ＦＬ）により生じた温度上昇分（ΔＴ）を、第２の
    タービン（１２）の出口で測定した温度から差し引いて
    得られた修正された温度信号（Ｔ１３−ΔＴ）により第
    １の燃焼室（４）のための燃料量（ＦＨ）を調量し、か
    つ、第２の燃焼室（９）のための燃料量（ＦＬ）の測定
    のために、第２のタービン（１２）の出口の修正されな
    い温度信号を使用することを特徴とする２つの燃焼室を
    備えたガスターボ群の調整法。
  2. 【請求項２】 第１の燃焼室（４）のための燃料量に関
    連した前記温度上昇分（ΔＴ）を不定関数によりコント
    ロールする請求項１記載の調整法。
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