JPH0861096A - ガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および制御システム - Google Patents
ガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および制御システムInfo
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- JPH0861096A JPH0861096A JP7128833A JP12883395A JPH0861096A JP H0861096 A JPH0861096 A JP H0861096A JP 7128833 A JP7128833 A JP 7128833A JP 12883395 A JP12883395 A JP 12883395A JP H0861096 A JPH0861096 A JP H0861096A
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- turbine engine
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- gaseous fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ガスタービンへの燃料流の制御を簡単にする
ことができ、また、システムの安全性を改善しることが
できる、ガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮およ
び制御システムを提供する。 【構成】 ガスタービンエンジン（３０）に供給される
ガス状燃料を圧縮する電動モータ駆動のスクリューコン
プレッサ（１０）と、ガスタービンエンジン（３０）の
出力を検知する出力センサ（３２）と、および出力セン
サ（３２）からの制御信号に呼応して電動モータ（１
１）の回転速度を制御するために電動モータ（１１）に
供給される電力の周波数を調節する調整装置（３１）を
備えたガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および
制御システム。
ことができ、また、システムの安全性を改善しることが
できる、ガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮およ
び制御システムを提供する。 【構成】 ガスタービンエンジン（３０）に供給される
ガス状燃料を圧縮する電動モータ駆動のスクリューコン
プレッサ（１０）と、ガスタービンエンジン（３０）の
出力を検知する出力センサ（３２）と、および出力セン
サ（３２）からの制御信号に呼応して電動モータ（１
１）の回転速度を制御するために電動モータ（１１）に
供給される電力の周波数を調節する調整装置（３１）を
備えたガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および
制御システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジンの
ガス状燃料の圧縮および制御システムに関する。
ガス状燃料の圧縮および制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンの従来のガス状燃
料の圧縮および制御システムは、例えば、米国特許第
４，５３６，１２６号明細書あるいは米国特許第５，１
０３，６２９号明細書に開示されている。この従来のガ
ス燃料制御システムは、圧縮ガス燃料供給源および多数
の制御弁を有しており、これらの制御弁は圧縮ガス燃料
供給源とガスタービンエンジンの燃焼室との間に配置さ
れていて、コンピュータで発生する（エンジン始動や、
エンジン速度および出力等のための）制御信号に応じて
燃焼室へのガス燃料の流れを制御する。一般に、圧縮ガ
ス燃料源は常に往復動タイプのコンプレッサを備えたも
のである。ガスタービンで燃焼する天然ガスのような可
燃性ガスの圧力を高めることを必要とする任務から、こ
のような伝統的に特殊化されたコンプレッサが採用され
ている。
料の圧縮および制御システムは、例えば、米国特許第
４，５３６，１２６号明細書あるいは米国特許第５，１
０３，６２９号明細書に開示されている。この従来のガ
ス燃料制御システムは、圧縮ガス燃料供給源および多数
の制御弁を有しており、これらの制御弁は圧縮ガス燃料
供給源とガスタービンエンジンの燃焼室との間に配置さ
れていて、コンピュータで発生する（エンジン始動や、
エンジン速度および出力等のための）制御信号に応じて
燃焼室へのガス燃料の流れを制御する。一般に、圧縮ガ
ス燃料源は常に往復動タイプのコンプレッサを備えたも
のである。ガスタービンで燃焼する天然ガスのような可
燃性ガスの圧力を高めることを必要とする任務から、こ
のような伝統的に特殊化されたコンプレッサが採用され
ている。
【０００３】往復動コンプレッサは、普通は一定のスピ
ードとストロークで運転される。したがって、ガスター
ビンの出力や回転速度を制御するためにガスタービンへ
の燃料流を調節するためには、前記した制御弁を使用し
た複雑な制御システムが必要である。さらに、この燃料
流の制御には、高圧と低圧の間で維持される高圧アキュ
ムレータを必要とする。
ードとストロークで運転される。したがって、ガスター
ビンの出力や回転速度を制御するためにガスタービンへ
の燃料流を調節するためには、前記した制御弁を使用し
た複雑な制御システムが必要である。さらに、この燃料
流の制御には、高圧と低圧の間で維持される高圧アキュ
ムレータを必要とする。
【０００４】往復動コンプレッサの構造には多くの機械
的結合部がある。また、吸入及び吐出配管系において、
および前記制御システムの関係部品において、多くの連
結部を有している。これらの連結部の完全性は、往復動
コンプレッサの激しい振動により損なわれる恐れがあ
る。したがって、ガス漏洩が発生する可能性は比較的大
きい。
的結合部がある。また、吸入及び吐出配管系において、
および前記制御システムの関係部品において、多くの連
結部を有している。これらの連結部の完全性は、往復動
コンプレッサの激しい振動により損なわれる恐れがあ
る。したがって、ガス漏洩が発生する可能性は比較的大
きい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
技術における不具合を解消する改善されたガスタービン
エンジンのガス状燃料の圧縮および制御システムを提供
すること、更には、ガスタービンへの燃料流の制御を簡
単にすることができ、また、システムの安全性を改善す
ることのできる、改善されたガスタービンエンジンのガ
ス状燃料の圧縮および制御システムを提供することを課
題とする。
技術における不具合を解消する改善されたガスタービン
エンジンのガス状燃料の圧縮および制御システムを提供
すること、更には、ガスタービンへの燃料流の制御を簡
単にすることができ、また、システムの安全性を改善す
ることのできる、改善されたガスタービンエンジンのガ
ス状燃料の圧縮および制御システムを提供することを課
題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の課題
を解決するため、ガスタービンエンジンに供給されるガ
ス状燃料を圧縮する電動モータ駆動スクリューコンプレ
ッサと、ガスタービンエンジンの出力を検知する出力セ
ンサと、および前記出力センサから直接または間接的に
得られる制御信号に呼応して電動モータへの供給電力の
周波数を制御することにより電動モータの回転速度を制
御するための調整手段を備えた、ガスタービンエンジン
のガス状燃料の圧縮および制御システムを提供する。
を解決するため、ガスタービンエンジンに供給されるガ
ス状燃料を圧縮する電動モータ駆動スクリューコンプレ
ッサと、ガスタービンエンジンの出力を検知する出力セ
ンサと、および前記出力センサから直接または間接的に
得られる制御信号に呼応して電動モータへの供給電力の
周波数を制御することにより電動モータの回転速度を制
御するための調整手段を備えた、ガスタービンエンジン
のガス状燃料の圧縮および制御システムを提供する。
【０００７】
【作用】本発明においては、燃料ガス圧縮用のスクリュ
ーコンプレッサの速度は、ガスタービンエンジンの出力
に関する信号を受けて作動するモータ速度調整手段によ
り調節される。また、コンプレッサとしてスクリューコ
ンプレッサを使用しているので振動の発生が少なく、し
たがって、連結部の完全性が振動により損なわれること
がない。スクリューコンプレッサの場合、標準的な運転
域内においての吐出圧力に対して、軸速度と流量との間
にはほぼ直線的関係がある。また、コンプレッサ内に大
量に存在するオイルは潤滑とシール効果を示し、圧縮熱
の吸収効果を示す。したがって、制御を容易にし且つ効
率を向上させる。また、オイル切れが発生することがな
く、腐食の問題が発生することもない。
ーコンプレッサの速度は、ガスタービンエンジンの出力
に関する信号を受けて作動するモータ速度調整手段によ
り調節される。また、コンプレッサとしてスクリューコ
ンプレッサを使用しているので振動の発生が少なく、し
たがって、連結部の完全性が振動により損なわれること
がない。スクリューコンプレッサの場合、標準的な運転
域内においての吐出圧力に対して、軸速度と流量との間
にはほぼ直線的関係がある。また、コンプレッサ内に大
量に存在するオイルは潤滑とシール効果を示し、圧縮熱
の吸収効果を示す。したがって、制御を容易にし且つ効
率を向上させる。また、オイル切れが発生することがな
く、腐食の問題が発生することもない。
【０００８】
【実施例】以下、本発明のガスタービンエンジンのガス
状燃料の圧縮および制御システムの実施例を図面に基づ
いて説明する。まず、図１を参照して、炭化水素ガス、
普通は低圧の天然ガスが主供給手段１からシステムに入
る。本実施例中の品目２〜７は英国のガス規定により要
求されるものであり、これらはコンプレッサに発生する
欠陥によって主供給手段が過低圧あるいは過圧縮状態に
されないように主供給手段を保護する。ガスは、プラグ
コック２、パテキュレートフィルター３、ソレノイドバ
ルブ４、フレキシブル接続管５、下方および上方圧力電
子センサ６ａおよび６ｂを通り、さらに逆止弁７を通し
て送られる。
状燃料の圧縮および制御システムの実施例を図面に基づ
いて説明する。まず、図１を参照して、炭化水素ガス、
普通は低圧の天然ガスが主供給手段１からシステムに入
る。本実施例中の品目２〜７は英国のガス規定により要
求されるものであり、これらはコンプレッサに発生する
欠陥によって主供給手段が過低圧あるいは過圧縮状態に
されないように主供給手段を保護する。ガスは、プラグ
コック２、パテキュレートフィルター３、ソレノイドバ
ルブ４、フレキシブル接続管５、下方および上方圧力電
子センサ６ａおよび６ｂを通り、さらに逆止弁７を通し
て送られる。
【０００９】吸入パイプ(inlet pipe)は、コンパートメ
ント８の壁を通し逆止弁９を介してコンプレッサ１０の
吸入口に通じる。このコンプレッサ１０はリショルム(L
yscholm)型のオイル充満型スクリューコンプレッサであ
り、電動モータ１１およびインバータ１２により駆動さ
れる。リショルム型コンプレッサ１０は、雄型および雌
型と呼ばれる二個の軸またはロータ（図示せず）からな
っており、これらのロータは捕獲されたオイルおよびガ
スを入口から出口に向けて軸方向に圧搾する長ピッチの
複数ネジ筋のように互いに作用し合う。標準的な運転域
内においての吐出圧力に対して、軸速度と流量との間に
はほぼ直線的関係がある。コンプレッサ内に大量に存在
するオイルは二つの基本的役目を果たす。その一つはハ
ウジング（図示せず）内のロータの潤滑とシールであ
り、他の一つは圧縮熱の吸収である。圧縮熱の吸収は断
熱プロセスの場合よりも効率を向上させる。一定の圧力
比に対する吐出温度が低くされ、また、オイル切れが発
生することがなく、腐食の問題が発生することもない。
１０年以上の運転寿命の間においても保守管理の必要が
ない。
ント８の壁を通し逆止弁９を介してコンプレッサ１０の
吸入口に通じる。このコンプレッサ１０はリショルム(L
yscholm)型のオイル充満型スクリューコンプレッサであ
り、電動モータ１１およびインバータ１２により駆動さ
れる。リショルム型コンプレッサ１０は、雄型および雌
型と呼ばれる二個の軸またはロータ（図示せず）からな
っており、これらのロータは捕獲されたオイルおよびガ
スを入口から出口に向けて軸方向に圧搾する長ピッチの
複数ネジ筋のように互いに作用し合う。標準的な運転域
内においての吐出圧力に対して、軸速度と流量との間に
はほぼ直線的関係がある。コンプレッサ内に大量に存在
するオイルは二つの基本的役目を果たす。その一つはハ
ウジング（図示せず）内のロータの潤滑とシールであ
り、他の一つは圧縮熱の吸収である。圧縮熱の吸収は断
熱プロセスの場合よりも効率を向上させる。一定の圧力
比に対する吐出温度が低くされ、また、オイル切れが発
生することがなく、腐食の問題が発生することもない。
１０年以上の運転寿命の間においても保守管理の必要が
ない。
【００１０】コンプレッサ１０の吐出口は、オイルとガ
スの混合物からオイルを分離し且つ吐出ガス圧の脈動の
防止を助長するためのセパレータタンク１３に連結され
る。このセパレータタンク１３は濾過器１４および冷却
器１５を通してコンプレッサ１０に連結されており、分
離されたオイルがコンプレッサ１０に戻される。さら
に、セパレータタンク１３は安全弁１６を介して、コン
プレッサ１０の吸入口と逆止弁９との間の管に連結され
る。本実施例では、セパレータタンク１３内の圧力が予
め定められた圧力以上になると安全弁１６が開かれて、
ガスが吸入口側に逃がされ、大気中には放出されない。
セパレータタンク１３内には、オイルレベルを検知する
ためのレベルスイッチ１９、吐出（ガス）圧を検知する
ための圧力センサ１７、および吐出（ガス）温度を検知
するための熱電対１８が備えてある。もし、オイル漏れ
が生じてオイルレベルの低下がレベルスイッチ１９で検
出されたり、あるいは吐出（ガス）温度の上昇が熱電対
１８で検出されると、これらのエラー信号が制御装置３
１に送られ、システムが停止され、したがって、ガス漏
れが防止される。
スの混合物からオイルを分離し且つ吐出ガス圧の脈動の
防止を助長するためのセパレータタンク１３に連結され
る。このセパレータタンク１３は濾過器１４および冷却
器１５を通してコンプレッサ１０に連結されており、分
離されたオイルがコンプレッサ１０に戻される。さら
に、セパレータタンク１３は安全弁１６を介して、コン
プレッサ１０の吸入口と逆止弁９との間の管に連結され
る。本実施例では、セパレータタンク１３内の圧力が予
め定められた圧力以上になると安全弁１６が開かれて、
ガスが吸入口側に逃がされ、大気中には放出されない。
セパレータタンク１３内には、オイルレベルを検知する
ためのレベルスイッチ１９、吐出（ガス）圧を検知する
ための圧力センサ１７、および吐出（ガス）温度を検知
するための熱電対１８が備えてある。もし、オイル漏れ
が生じてオイルレベルの低下がレベルスイッチ１９で検
出されたり、あるいは吐出（ガス）温度の上昇が熱電対
１８で検出されると、これらのエラー信号が制御装置３
１に送られ、システムが停止され、したがって、ガス漏
れが防止される。
【００１１】セパレータタンク１３は、高圧ガスに含ま
れる微小な油滴を除去するための凝集フィルター２０に
連結される。そしてフィルター２０は抽気穴（滲み出し
穴）２０ａを介して、コンプレッサ１０の吸入口と逆止
弁９との間の管部に連結され、少量の凝結されたオイル
がコンプレッサ１０の吸入口に戻される。
れる微小な油滴を除去するための凝集フィルター２０に
連結される。そしてフィルター２０は抽気穴（滲み出し
穴）２０ａを介して、コンプレッサ１０の吸入口と逆止
弁９との間の管部に連結され、少量の凝結されたオイル
がコンプレッサ１０の吸入口に戻される。
【００１２】本実施例では、フィルター２０は制御弁２
１に連結される。該制御弁２１はカットオフバルブ２２
および２３を介して、ガスタービンエンジン３０の燃焼
室２４のパイロットバーナーおよび第一バーナーに連結
される。制御弁２１は比例流量制御弁であり、コンパレ
ータ３２の出力信号に応じての制御装置３１の制御信号
によって制御される。コンパレータ３２はガスタービン
エンジン３０の出力を基準出力（参照出力）３３と比較
し、出力信号を制御装置３１に送る。
１に連結される。該制御弁２１はカットオフバルブ２２
および２３を介して、ガスタービンエンジン３０の燃焼
室２４のパイロットバーナーおよび第一バーナーに連結
される。制御弁２１は比例流量制御弁であり、コンパレ
ータ３２の出力信号に応じての制御装置３１の制御信号
によって制御される。コンパレータ３２はガスタービン
エンジン３０の出力を基準出力（参照出力）３３と比較
し、出力信号を制御装置３１に送る。
【００１３】図２〜図４を参照する。ガス状燃料制御シ
ステムはコンパートメント８の中に完全に収容されてい
る。換気扇（図示せず）が開口２４に取付けられシール
され、この換気扇によって空気がコンパートメント８内
を還流され第二の排気口２５から排出される。換気の空
気はコンパートメント８内を還流するのでその一部がガ
スセンサ２６部を通過する。
ステムはコンパートメント８の中に完全に収容されてい
る。換気扇（図示せず）が開口２４に取付けられシール
され、この換気扇によって空気がコンパートメント８内
を還流され第二の排気口２５から排出される。換気の空
気はコンパートメント８内を還流するのでその一部がガ
スセンサ２６部を通過する。
【００１４】図５に示すように、逆変換装置（inverter
device ）１２が誘導モータ１１と主電源との間に設け
られる。この逆変換装置１２は、ＡＣをＤＣに変換する
変換器（整流器または制御整流器）３７と、ＤＣをＡＣ
に変換する逆変換器（inverter）３８と、比例、積分お
よび微分（ＰＩＤ）装置等でなるコンペンセータ３５
と、第二のコンパレータ３６と、出力トランジューサ４
２と、制御回路３９と、および点弧回路４０を備えてい
る。圧力センサ１７からの現在の圧力についての圧力信
号が第一のコンパレータ３４において基準（参照）圧力
４１と比較され、該第一のコンパレータ３４からの出力
信号はコンペンセータ３５に送られる。コンペンセータ
３５は、該出力信号に呼応して補償信号Ｉref を第二の
コンパレータ３６に送る。この補償信号Ｉref は電流信
号であり、基準圧力４１に等しい燃料圧力を得るための
信号である。
device ）１２が誘導モータ１１と主電源との間に設け
られる。この逆変換装置１２は、ＡＣをＤＣに変換する
変換器（整流器または制御整流器）３７と、ＤＣをＡＣ
に変換する逆変換器（inverter）３８と、比例、積分お
よび微分（ＰＩＤ）装置等でなるコンペンセータ３５
と、第二のコンパレータ３６と、出力トランジューサ４
２と、制御回路３９と、および点弧回路４０を備えてい
る。圧力センサ１７からの現在の圧力についての圧力信
号が第一のコンパレータ３４において基準（参照）圧力
４１と比較され、該第一のコンパレータ３４からの出力
信号はコンペンセータ３５に送られる。コンペンセータ
３５は、該出力信号に呼応して補償信号Ｉref を第二の
コンパレータ３６に送る。この補償信号Ｉref は電流信
号であり、基準圧力４１に等しい燃料圧力を得るための
信号である。
【００１５】前記補償信号Ｉref は第二のコンパレータ
３６において出力トランジューサ４２からの電流信号と
比較される。この出力トランジューサ４２は、コンバー
タ３７とインバータ３８の間、またはインバータ３８と
モータ１１の間（図示のように）、あるいは主電源とコ
ンバータ３７の間に設けてもよく、インバータ３８に供
給される電流を測定する。第二のコンパレータ３６の出
力は制御回路３９に送られる。アナログまたはデジタル
であり得る制御回路３９は、現状の速度およびトルクの
要求を満たすに足る電流をモータ２に供給するためにイ
ンバータ３８により合成されるべき有効電圧と周波数を
決定する。制御回路３９は、インバータ３８に対する点
弧角（firing sequences）を決定しこれらの信号を点弧
回路(firing curcuits) ４０および４０′に送る。点弧
回路４０′は、サイリスターあるいはその他の適当な半
導体スイッチ装置等でなるコンバータ３７への制御信号
を制御回路３９から受けるように作られている。電源装
置からの電力は、このようにして直流電圧に変換され
る。点弧回路４０は、制御回路３９からの制御信号を受
けてインバータ３８への正しいゲート信号を出力するよ
うに作られる。ここで、インバータ３８はトランジスタ
ー、モスフィット、ＩＧＢＴｓ、あるいはその他の適当
な半導体スイッチ装置で作ることができる。ｄ．ｃ．リ
ンクからの電力は、このようにして適切な電圧とａ．
ｃ．周波数に変換されて、モータ速度を所望の状態に調
整する。
３６において出力トランジューサ４２からの電流信号と
比較される。この出力トランジューサ４２は、コンバー
タ３７とインバータ３８の間、またはインバータ３８と
モータ１１の間（図示のように）、あるいは主電源とコ
ンバータ３７の間に設けてもよく、インバータ３８に供
給される電流を測定する。第二のコンパレータ３６の出
力は制御回路３９に送られる。アナログまたはデジタル
であり得る制御回路３９は、現状の速度およびトルクの
要求を満たすに足る電流をモータ２に供給するためにイ
ンバータ３８により合成されるべき有効電圧と周波数を
決定する。制御回路３９は、インバータ３８に対する点
弧角（firing sequences）を決定しこれらの信号を点弧
回路(firing curcuits) ４０および４０′に送る。点弧
回路４０′は、サイリスターあるいはその他の適当な半
導体スイッチ装置等でなるコンバータ３７への制御信号
を制御回路３９から受けるように作られている。電源装
置からの電力は、このようにして直流電圧に変換され
る。点弧回路４０は、制御回路３９からの制御信号を受
けてインバータ３８への正しいゲート信号を出力するよ
うに作られる。ここで、インバータ３８はトランジスタ
ー、モスフィット、ＩＧＢＴｓ、あるいはその他の適当
な半導体スイッチ装置で作ることができる。ｄ．ｃ．リ
ンクからの電力は、このようにして適切な電圧とａ．
ｃ．周波数に変換されて、モータ速度を所望の状態に調
整する。
【００１６】上記実施例のガスタービンエンジンのガス
状燃料制御システムの作動は以下のとおりである。図１
を参照する。ガスタービンエンジン３０の始動に際して
は、まず始めにガス燃料制御システムは、点火のために
ガスを加圧状態で燃焼室に導入するために必要な燃料圧
力を発生させるように、以下の通り作動する。基準圧力
信号４１が第一のコンパレータ３４に送られる。ここで
この基準圧力信号４１は運転者から発せられるものであ
っても、あるいはガスタービン制御装置３１から発せら
れるものであってもよい。前記第一のコンパレータ３４
からの出力はモータ１１を始動させるためにインバータ
装置１２に送られる。モータ１１はコンプレッサ１０を
駆動する。初めは制御弁２１もカットオフ弁２２、２３
も閉鎖されているので、直ちにセパレータタンク１３内
に圧力が発生する。プラグコック２とソレノイドバルブ
４は平常運転においては開かれている。セパレータタン
ク１３内の圧力が正常値に達すると、ガスタービンスタ
ートシークエンスが始動する。もしパイロットを使用す
るときは、弁２３が制御装置３１により開かれる。流量
が少量であるときに、ガスコンプレッサ１０は若干スピ
ードアップし該流量を供給する。パイロットが点火され
ると、第一の弁２２が制御装置３１により開かれる。制
御弁２１は徐々に開かれガスタービンへの流量を増加さ
せガスタービンを加速する。
状燃料制御システムの作動は以下のとおりである。図１
を参照する。ガスタービンエンジン３０の始動に際して
は、まず始めにガス燃料制御システムは、点火のために
ガスを加圧状態で燃焼室に導入するために必要な燃料圧
力を発生させるように、以下の通り作動する。基準圧力
信号４１が第一のコンパレータ３４に送られる。ここで
この基準圧力信号４１は運転者から発せられるものであ
っても、あるいはガスタービン制御装置３１から発せら
れるものであってもよい。前記第一のコンパレータ３４
からの出力はモータ１１を始動させるためにインバータ
装置１２に送られる。モータ１１はコンプレッサ１０を
駆動する。初めは制御弁２１もカットオフ弁２２、２３
も閉鎖されているので、直ちにセパレータタンク１３内
に圧力が発生する。プラグコック２とソレノイドバルブ
４は平常運転においては開かれている。セパレータタン
ク１３内の圧力が正常値に達すると、ガスタービンスタ
ートシークエンスが始動する。もしパイロットを使用す
るときは、弁２３が制御装置３１により開かれる。流量
が少量であるときに、ガスコンプレッサ１０は若干スピ
ードアップし該流量を供給する。パイロットが点火され
ると、第一の弁２２が制御装置３１により開かれる。制
御弁２１は徐々に開かれガスタービンへの流量を増加さ
せガスタービンを加速する。
【００１７】前記実施例の変形として、制御弁２１を省
略し、モータ１１のスピードだけでカットオフ弁２２お
よび２３を通してガスタービンへの圧縮炭化水素ガス
（燃料ガス）の供給を制御するようにすることもでき
る。制御弁がない場合には、ガスコンプレッサが稼働さ
れる前にブロックバルブ(block valve) を開いてもよ
い。エンジンを始動するため、ガスコンプレッサは（ガ
スタービン) 制御装置３１による制御のもとで加速され
る。始動の順序は、所有者、運転者あるいはシステムの
製作者が採用を希望する何れであってもよい。
略し、モータ１１のスピードだけでカットオフ弁２２お
よび２３を通してガスタービンへの圧縮炭化水素ガス
（燃料ガス）の供給を制御するようにすることもでき
る。制御弁がない場合には、ガスコンプレッサが稼働さ
れる前にブロックバルブ(block valve) を開いてもよ
い。エンジンを始動するため、ガスコンプレッサは（ガ
スタービン) 制御装置３１による制御のもとで加速され
る。始動の順序は、所有者、運転者あるいはシステムの
製作者が採用を希望する何れであってもよい。
【００１８】ガスタービン３０が始動した後は、ガス状
燃料制御システムは圧力フィードバックモードで連続的
に作動する。図１〜図５に示す実施例の（ガスタービ
ン）制御装置３１は、出力に応じて二つの信号を発生す
る。一つは、必要ガス流量率であり、したがって、それ
に応じて制御弁が位置決めされる。他の一つは、必要ガ
ス圧力、即ち、ガス圧縮システム設定点圧力である。
燃料制御システムは圧力フィードバックモードで連続的
に作動する。図１〜図５に示す実施例の（ガスタービ
ン）制御装置３１は、出力に応じて二つの信号を発生す
る。一つは、必要ガス流量率であり、したがって、それ
に応じて制御弁が位置決めされる。他の一つは、必要ガ
ス圧力、即ち、ガス圧縮システム設定点圧力である。
【００１９】現時点の出力が設定出力（基準出力）３３
より高い場合には、エンジン３０へのガス燃料流を低減
することが必要になる。制御装置３１は制御弁２１の閉
鎖を開始させる信号を制御弁２１に発する。これによっ
て一時的にガス圧力が僅かに上昇する。したがって、コ
ンプレッサ１０は新たな平衡状態に達するまでインバー
タ１２により減速される。
より高い場合には、エンジン３０へのガス燃料流を低減
することが必要になる。制御装置３１は制御弁２１の閉
鎖を開始させる信号を制御弁２１に発する。これによっ
て一時的にガス圧力が僅かに上昇する。したがって、コ
ンプレッサ１０は新たな平衡状態に達するまでインバー
タ１２により減速される。
【００２０】現時点の出力が設定出力（基準出力）３３
より低い場合には、エンジン３０へのガス燃料流を増加
することが必要になる。制御装置３１は制御弁２１の開
放を開始させる信号を制御弁２１に発する。これによっ
て一時的にガス圧力が僅かに低下する。したがって、コ
ンプレッサ１０は新たな平衡状態に達するまでインバー
タ１２により加速される。
より低い場合には、エンジン３０へのガス燃料流を増加
することが必要になる。制御装置３１は制御弁２１の開
放を開始させる信号を制御弁２１に発する。これによっ
て一時的にガス圧力が僅かに低下する。したがって、コ
ンプレッサ１０は新たな平衡状態に達するまでインバー
タ１２により加速される。
【００２１】図６および図７に本発明の別の実施例を示
す。この実施例では、前記第一の実施例において採用し
ている比例制御弁２１を省略している。図６および図７
において、図１〜図５のものと同じ部品には図１〜図５
と同一番号をつけている。モータ１１のスピードは、ガ
スタービンエンジン３０の出力に応じて直接にインバー
タ装置１２により制御される。第一の実施例におけるコ
ンパレータ３２と３４は、本願第二の実施例では一つの
コンパレータ１３２で置き換えられている。コンパレー
タ１３２は、出力を表す入力およびフィードバック信号
および基準（参照) 出力信号３３を受ける。
す。この実施例では、前記第一の実施例において採用し
ている比例制御弁２１を省略している。図６および図７
において、図１〜図５のものと同じ部品には図１〜図５
と同一番号をつけている。モータ１１のスピードは、ガ
スタービンエンジン３０の出力に応じて直接にインバー
タ装置１２により制御される。第一の実施例におけるコ
ンパレータ３２と３４は、本願第二の実施例では一つの
コンパレータ１３２で置き換えられている。コンパレー
タ１３２は、出力を表す入力およびフィードバック信号
および基準（参照) 出力信号３３を受ける。
【００２２】本実施例は以下の通り作動する。制御装置
３１はガス燃料の流量に関する要求を切換スイッチ４３
を介して直接にガスコンプレッサ１０のインバータ１２
に送る。ガス流が要求されている場合には、弁４、２２
および２３が開かれる。コンプレッサ１０は、パイロッ
トが点火するまで低速で始動される。ガスタービンエン
ジン３０を加速するには、制御装置はパイロット、初期
および主バーナーを加速することによる更に多くのガス
流を必要とする。ガスタービンエンジン３０が始動して
出力を発生すると、始動作業が終了され、切換スイッチ
４３が作動することによりエンジン３０は出力フィード
バックループで制御される。出力が設定点３３よりも低
いときは、得られるエラー信号はガスコンプレッサ１０
を加速し、一方、出力が設定点３３よりも高い場合に
は、エラー信号はコンプレッサ１０を減速させる。この
ようにして、エンジン出力がコンプレッサのスピードに
よって調節される。その他の構造は第一の実施例と同じ
であるので、説明を省略する。
３１はガス燃料の流量に関する要求を切換スイッチ４３
を介して直接にガスコンプレッサ１０のインバータ１２
に送る。ガス流が要求されている場合には、弁４、２２
および２３が開かれる。コンプレッサ１０は、パイロッ
トが点火するまで低速で始動される。ガスタービンエン
ジン３０を加速するには、制御装置はパイロット、初期
および主バーナーを加速することによる更に多くのガス
流を必要とする。ガスタービンエンジン３０が始動して
出力を発生すると、始動作業が終了され、切換スイッチ
４３が作動することによりエンジン３０は出力フィード
バックループで制御される。出力が設定点３３よりも低
いときは、得られるエラー信号はガスコンプレッサ１０
を加速し、一方、出力が設定点３３よりも高い場合に
は、エラー信号はコンプレッサ１０を減速させる。この
ようにして、エンジン出力がコンプレッサのスピードに
よって調節される。その他の構造は第一の実施例と同じ
であるので、説明を省略する。
【００２３】
【発明の効果】前記する通りで、本発明のガスタービン
エンジンのガス状燃料の圧縮および制御システムにおい
ては、ガス圧縮のためのコンプレッサとしてスクリュー
コンプレッサを使用する。スクリューコンプレッサは標
準的な運転域内での吐出圧力に対して、軸速度と流量と
の間にはほぼ直線的関係があるのでその制御を容易に且
つ精度よくおこなうことができる。また、コンプレッサ
内に大量に存在するオイルはハウジング内でロータの潤
滑とシール効果を示し、また、圧縮熱の吸収効果を示
す。したがって、圧縮効率を向上させ、オイル切れが発
生することがなく、腐食の問題が発生することもない。
また、本発明においては、燃料ガス圧縮用のスクリュー
コンプレッサの速度は、ガスタービンエンジンの出力に
関する信号を受けて作動するモータ速度調整手段により
調節される。コンプレッサとしてスクリューコンプレッ
サを使用しているので振動の発生が少なく、また、連結
部を少なくできる。したがって、連結部の完全性が振動
により損なわれることがない。本発明によれば、燃料コ
ンプレッサの速度がモータインバータによって調節され
るので、圧縮ガスはコンプレッサの軸速度を加速する時
間内に実質的要請に基づき供給される。それ故、危険な
圧縮ガスを長期間貯蔵する必要がない。モータおよびイ
ンバータを主制御要素として利用することができるの
で、制御弁を省略することもできる。以上の通り、本発
明のガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および制
御システムは、ガスタービンへの燃料流制御の簡素化を
可能にする。
エンジンのガス状燃料の圧縮および制御システムにおい
ては、ガス圧縮のためのコンプレッサとしてスクリュー
コンプレッサを使用する。スクリューコンプレッサは標
準的な運転域内での吐出圧力に対して、軸速度と流量と
の間にはほぼ直線的関係があるのでその制御を容易に且
つ精度よくおこなうことができる。また、コンプレッサ
内に大量に存在するオイルはハウジング内でロータの潤
滑とシール効果を示し、また、圧縮熱の吸収効果を示
す。したがって、圧縮効率を向上させ、オイル切れが発
生することがなく、腐食の問題が発生することもない。
また、本発明においては、燃料ガス圧縮用のスクリュー
コンプレッサの速度は、ガスタービンエンジンの出力に
関する信号を受けて作動するモータ速度調整手段により
調節される。コンプレッサとしてスクリューコンプレッ
サを使用しているので振動の発生が少なく、また、連結
部を少なくできる。したがって、連結部の完全性が振動
により損なわれることがない。本発明によれば、燃料コ
ンプレッサの速度がモータインバータによって調節され
るので、圧縮ガスはコンプレッサの軸速度を加速する時
間内に実質的要請に基づき供給される。それ故、危険な
圧縮ガスを長期間貯蔵する必要がない。モータおよびイ
ンバータを主制御要素として利用することができるの
で、制御弁を省略することもできる。以上の通り、本発
明のガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および制
御システムは、ガスタービンへの燃料流制御の簡素化を
可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンエンジンのガス状燃料の
圧縮および制御システムの第一実施例を示す概要図であ
る。
圧縮および制御システムの第一実施例を示す概要図であ
る。
【図２】図１に示す第一実施例の平面図である。
【図３】図１に示す第一実施例の側面図である。
【図４】図１に示す第一実施例の正面図である。
【図５】第一実施例における調整手段の概要図である。
【図６】本発明のガスタービンエンジンのガス状燃料の
圧縮および制御システムの第二実施例を示す概要図であ
る。
圧縮および制御システムの第二実施例を示す概要図であ
る。
【図７】第二実施例における調整手段の概要図である。
１ ガス入口 ２ プラグコック ３ パテキュレートフィルター ４ ソレノイドバルブ ５ 圧力センサ ６ 圧力センサ ８ コンパートメント ９ 逆止弁 １０ コンプレッサ １１ モータ １２ インバータ（装置） １３ セパレータタンク １４ 濾過器 １５ 冷却器 １６ 安全弁 １７ 圧力センサ １８ 熱電対 １９ レベルスイッチ ２０ 凝結フィルター ３０ ガスタービンエンジン ３２ コンパレータ ３３ 基準（参照）出力 ３４ コンパレータ ３５ コンペンセータ ３６ コンパレータ ３７ コンバータ ３８ インバータ ３９ 制御回路
Claims (7)
- 【請求項１】 ガスタービンエンジンに供給されるガス
状燃料を圧縮する電動モータ駆動のスクリューコンプレ
ッサと、ガスタービンエンジンの出力を検知する出力セ
ンサと、および出力センサからの制御信号に呼応して電
動モータの回転速度を制御するために電動モータに供給
される電力の周波数を調節する調整装置を備えているガ
スタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および制御シス
テム。 - 【請求項２】 出力センサが、ガスタービンエンジンの
瞬間出力を示す該出力センサの出力と基準参照出力値と
を比較して、ガスタービンエンジンの出力が基準参照出
力値に等しくなるようにモータのスピードを変化させる
ための制御信号を発生する比較手段を有する請求項１に
記載のガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および
制御システム。 - 【請求項３】 コンプレッサにより供給されるガス状圧
縮燃料中のオイルを除去するセパレータタンクを更に備
えている請求項１または２に記載のガスタービンエンジ
ンのガス状燃料の圧縮および制御システム。 - 【請求項４】 コンプレッサからエンジンへの圧縮燃料
供給路に設けられた制御弁と、およびセパレータタンク
内の圧力を検知する検知手段を更に有していて、制御信
号によって該制御弁の設定変更がされ、それによってコ
ンプレッサからエンジンへの燃料の移送率およびセパレ
ータタンクの検出圧力が変化させられ、また、セパレー
タタンクの検出圧力と参照圧力との比較から生じる第二
の制御信号によって調節手段から電動モータに供給され
る電力の周波数を制御し、それによりモータのスピード
が制御される請求項３に記載のガスタービンエンジンの
ガス状燃料の圧縮および制御システム。 - 【請求項５】 制御弁が比例流量制御弁である請求項４
に記載のガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮およ
び制御システム。 - 【請求項６】 セパレータタンク内のオイルレベルとガ
ス温度を検知し、オイルレベルが過度に低下したとき、
あるいはガス温度が過度に上昇したときにシステムを停
止させるための検知手段を更に備えている請求項３乃至
５の何れか１項に記載のガスタービンエンジンのガス状
燃料の圧縮および制御システム。 - 【請求項７】 電動モータに供給される電力の電圧と周
波数の双方を制御する調整手段を有する請求項１乃至６
の何れか１項に記載のガスタービンエンジンのガス状燃
料の圧縮および制御システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9408677-4 | 1994-04-30 | ||
| GB9408677A GB9408677D0 (en) | 1994-04-30 | 1994-04-30 | Gaseous fuel compression and control system for gas turbine engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861096A true JPH0861096A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=10754433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7128833A Pending JPH0861096A (ja) | 1994-04-30 | 1995-05-01 | ガスタービンエンジンのガス状燃料の圧縮および制御システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5606853A (ja) |
| EP (1) | EP0679800A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0861096A (ja) |
| GB (1) | GB9408677D0 (ja) |
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| JP2025531036A (ja) * | 2022-09-02 | 2025-09-19 | ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータ | 動力の併産を伴う油田坑井からの廃水を処理するためのシステム及び方法 |
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