JPH09324657A - ガスタービン設備 - Google Patents
ガスタービン設備Info
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- JPH09324657A JPH09324657A JP16835796A JP16835796A JPH09324657A JP H09324657 A JPH09324657 A JP H09324657A JP 16835796 A JP16835796 A JP 16835796A JP 16835796 A JP16835796 A JP 16835796A JP H09324657 A JPH09324657 A JP H09324657A
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- combustion
- premixed
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 系統周波数変動時においてもガスタービンの
ガバナーフリー運転により系統安定性に寄与し、かつ、
安定燃焼を確保するに好適なガスタービン設備を提供す
ることにある。 【解決手段】 拡散燃焼及び予混合燃焼を有する燃焼器
１１と、拡散燃焼用燃料の流量制御弁１７及び予混合燃
焼用燃料の流量制御弁１６を制御する制御装置を備え、
系統の周波数変動と予め設定した要求負荷により導かれ
る燃料制御指令（制御信号）に基づいて拡散燃焼用燃料
の流量を変動させると共に、予混合燃焼用燃料の流量を
前記燃料制御指令とは独立に変動させ、予混合燃焼用燃
料の急激な変動を排除することを特徴とする。
ガバナーフリー運転により系統安定性に寄与し、かつ、
安定燃焼を確保するに好適なガスタービン設備を提供す
ることにある。 【解決手段】 拡散燃焼及び予混合燃焼を有する燃焼器
１１と、拡散燃焼用燃料の流量制御弁１７及び予混合燃
焼用燃料の流量制御弁１６を制御する制御装置を備え、
系統の周波数変動と予め設定した要求負荷により導かれ
る燃料制御指令（制御信号）に基づいて拡散燃焼用燃料
の流量を変動させると共に、予混合燃焼用燃料の流量を
前記燃料制御指令とは独立に変動させ、予混合燃焼用燃
料の急激な変動を排除することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、予混合燃焼及び拡
散燃焼を有するガスタービン燃焼器に係わり、特に、系
統の周波数変動が生じても失火を防止するガスタービン
設備に関する。
散燃焼を有するガスタービン燃焼器に係わり、特に、系
統の周波数変動が生じても失火を防止するガスタービン
設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のガスタービン設備は、環境規制上
から排出ＮＯｘ濃度の低減を行なうために、特開平５−
２１５３３８号公報に記載のように、予混合燃焼と拡散
燃焼との組合わせによる低ＮＯｘ燃焼器を採用し、拡散
燃焼は、一般的に予混合燃焼を使用するまでのガスター
ビン速度、負荷の制御と、予混合燃焼のための火種と、
予混合燃焼火炎の保炎のために使用される。燃焼器の制
御方法については、特開平４−１２４５２２号公報、特
開平５−１４９５４４号公報、特開平４−１２４５２２
号公報に記載のように、ガスタービン負荷に対して図１
６のように予混合燃焼用燃料指令値に基づいて予混合燃
焼用燃料の投入量を決定する。
から排出ＮＯｘ濃度の低減を行なうために、特開平５−
２１５３３８号公報に記載のように、予混合燃焼と拡散
燃焼との組合わせによる低ＮＯｘ燃焼器を採用し、拡散
燃焼は、一般的に予混合燃焼を使用するまでのガスター
ビン速度、負荷の制御と、予混合燃焼のための火種と、
予混合燃焼火炎の保炎のために使用される。燃焼器の制
御方法については、特開平４−１２４５２２号公報、特
開平５−１４９５４４号公報、特開平４−１２４５２２
号公報に記載のように、ガスタービン負荷に対して図１
６のように予混合燃焼用燃料指令値に基づいて予混合燃
焼用燃料の投入量を決定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年のガスタービン設
備の負荷安定性の一因として、ガバナーフリー制御が挙
げられる。同一系統内の発電所が同一の電力調停率で運
用されることにより、短い周期で負荷が増減した際に、
系統の周波数の変動に応じて瞬時的に発電出力が増減さ
れる。このように、同一系統内の発電所がガバナーフリ
ー制御されることによって、系統上の周波数は安定す
る。ところが、様々な要因により、系統周波数は変動し
ており、特に、原子力発電所や石炭火力発電所が占める
割合の高い系統は、負荷変化に発電所の出力が対応しき
れないため、系統安定性が悪く、系統周波数の振り幅が
大きい。特開平４−１２４５２２号公報に記載の従来の
ガスタービン設備では、系統周波数の振動が生じると、
図１７のように、調速制御を行なうべく燃料制御指令
（系統の要求する負荷）が振動し、これにより拡散、予
混合燃焼燃料指令値が振動する。予混合燃焼は火炎の燃
空比安定域が狭いため、予混合燃焼燃料指令値が振動す
ると、図２０のように、予混合燃焼燃空比を可燃範囲に
保つために予混合燃焼への空気流量を調節する装置であ
るＩＦＣ装置（Ｉｎｔｅｒｉａｌ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ）と、ガスタービン圧縮機の吸込空気流量を調節
する装置であるＩＧＶ装置（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ
Ｖａｎｅ）の応答遅れにより、各々の動作のタイミング
がずれ、予混合燃焼の燃空比が適正範囲からはずれてし
まうことや、振動により火炎が不安定となることから、
予混合燃焼の火炎が喪失してしまう、という問題があ
る。これに対し、図１８、図１９のように、燃料制御指
令を制限することにより、予混合燃焼用燃料流量の高周
波数微小変動を除去し、予混合燃焼火炎の失火を防止を
図ると、ガバナーフリー運転をすることに比べ、系統安
定性への寄与度が低くなる。
備の負荷安定性の一因として、ガバナーフリー制御が挙
げられる。同一系統内の発電所が同一の電力調停率で運
用されることにより、短い周期で負荷が増減した際に、
系統の周波数の変動に応じて瞬時的に発電出力が増減さ
れる。このように、同一系統内の発電所がガバナーフリ
ー制御されることによって、系統上の周波数は安定す
る。ところが、様々な要因により、系統周波数は変動し
ており、特に、原子力発電所や石炭火力発電所が占める
割合の高い系統は、負荷変化に発電所の出力が対応しき
れないため、系統安定性が悪く、系統周波数の振り幅が
大きい。特開平４−１２４５２２号公報に記載の従来の
ガスタービン設備では、系統周波数の振動が生じると、
図１７のように、調速制御を行なうべく燃料制御指令
（系統の要求する負荷）が振動し、これにより拡散、予
混合燃焼燃料指令値が振動する。予混合燃焼は火炎の燃
空比安定域が狭いため、予混合燃焼燃料指令値が振動す
ると、図２０のように、予混合燃焼燃空比を可燃範囲に
保つために予混合燃焼への空気流量を調節する装置であ
るＩＦＣ装置（Ｉｎｔｅｒｉａｌ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ）と、ガスタービン圧縮機の吸込空気流量を調節
する装置であるＩＧＶ装置（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ
Ｖａｎｅ）の応答遅れにより、各々の動作のタイミング
がずれ、予混合燃焼の燃空比が適正範囲からはずれてし
まうことや、振動により火炎が不安定となることから、
予混合燃焼の火炎が喪失してしまう、という問題があ
る。これに対し、図１８、図１９のように、燃料制御指
令を制限することにより、予混合燃焼用燃料流量の高周
波数微小変動を除去し、予混合燃焼火炎の失火を防止を
図ると、ガバナーフリー運転をすることに比べ、系統安
定性への寄与度が低くなる。
【０００４】本発明の課題は、系統周波数変動時におい
てもガスタービンのガバナーフリー運転により系統安定
性に寄与し、かつ、安定燃焼を確保するに好適なガスタ
ービン設備を提供することにある。
てもガスタービンのガバナーフリー運転により系統安定
性に寄与し、かつ、安定燃焼を確保するに好適なガスタ
ービン設備を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、拡散燃焼及
び予混合燃焼を有する燃焼器と、拡散燃焼用燃料の流量
制御弁及び予混合燃焼用燃料の流量制御弁を制御する制
御装置を備え、系統の周波数変動と予め設定した要求負
荷により導かれる燃料制御指令に基づいて拡散燃焼用燃
料の流量を変動させると共に、予混合燃焼用燃料の流量
を前記燃料制御指令とは独立に変動させ、急激な変動を
排除することによって、解決される。また、拡散燃焼及
び複数の予混合燃焼を有する燃焼器と、拡散燃焼用燃料
の流量制御弁及び複数の予混合燃焼に供給する複数の予
混合燃焼用燃料の流量制御弁を制御する制御装置を備
え、系統の周波数変動と予め設定した要求負荷により導
かれる燃料制御指令に基づいて拡散燃焼用燃料の流量を
変動させると共に、複数の予混合燃焼用燃料の流量を前
記燃料制御指令とは独立に変動させ、急激な変動を排除
することによって、解決される。また、ＩＧＶ装置及び
ＩＦＣ装置を備え、ＩＧＶ装置及びＩＦＣ装置を燃料制
御指令とは独立に動作させ、予混合燃焼用燃料の流量制
御動作に従属させることによって、解決される。
び予混合燃焼を有する燃焼器と、拡散燃焼用燃料の流量
制御弁及び予混合燃焼用燃料の流量制御弁を制御する制
御装置を備え、系統の周波数変動と予め設定した要求負
荷により導かれる燃料制御指令に基づいて拡散燃焼用燃
料の流量を変動させると共に、予混合燃焼用燃料の流量
を前記燃料制御指令とは独立に変動させ、急激な変動を
排除することによって、解決される。また、拡散燃焼及
び複数の予混合燃焼を有する燃焼器と、拡散燃焼用燃料
の流量制御弁及び複数の予混合燃焼に供給する複数の予
混合燃焼用燃料の流量制御弁を制御する制御装置を備
え、系統の周波数変動と予め設定した要求負荷により導
かれる燃料制御指令に基づいて拡散燃焼用燃料の流量を
変動させると共に、複数の予混合燃焼用燃料の流量を前
記燃料制御指令とは独立に変動させ、急激な変動を排除
することによって、解決される。また、ＩＧＶ装置及び
ＩＦＣ装置を備え、ＩＧＶ装置及びＩＦＣ装置を燃料制
御指令とは独立に動作させ、予混合燃焼用燃料の流量制
御動作に従属させることによって、解決される。
【０００６】本発明は、燃料制御指令の高周波微小変動
成分を除いた信号を形成することができ、これにより予
混合燃焼用燃料流量制御弁の流量を燃料制御指令とは独
立に変動させ、ガスタービン・ガバナーフリー運用時の
予混合燃焼用燃料流量制御弁による燃料流量の急激な変
動を排除し、また、ＩＦＣ装置の動作及びＩＧＶ装置の
動作を予混合燃焼用燃料流量制御弁の動作に従属させる
ことにより、系統周波数変動時においてもガバナーフリ
ー運転により系統安定性に寄与し、予混合燃焼燃空比を
可燃範囲に保ち、安定した予混合燃焼火炎を形成するこ
とができる。また、燃焼器に予混合燃焼用燃料を供給す
る複数の系統を備えることによって、ＩＦＣ装置の装備
を省略することができ、システムとして簡略化され、安
価に構成することができる。
成分を除いた信号を形成することができ、これにより予
混合燃焼用燃料流量制御弁の流量を燃料制御指令とは独
立に変動させ、ガスタービン・ガバナーフリー運用時の
予混合燃焼用燃料流量制御弁による燃料流量の急激な変
動を排除し、また、ＩＦＣ装置の動作及びＩＧＶ装置の
動作を予混合燃焼用燃料流量制御弁の動作に従属させる
ことにより、系統周波数変動時においてもガバナーフリ
ー運転により系統安定性に寄与し、予混合燃焼燃空比を
可燃範囲に保ち、安定した予混合燃焼火炎を形成するこ
とができる。また、燃焼器に予混合燃焼用燃料を供給す
る複数の系統を備えることによって、ＩＦＣ装置の装備
を省略することができ、システムとして簡略化され、安
価に構成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
ガスタービン設備の構成図である。図１において、ガス
タービン設備は、圧縮機１とタービン２と燃焼装置７か
ら構成されるガスタービン３の軸に発電機５が直結さ
れ、回転速度計８がガスタービン３と発電機５の間に設
置される。ガスタービン制御装置９は、発電機５からの
母線周波数と、回転速度計８からのガスタービン回転数
と、ガスタービン排気ガス４中に挿入された排気ガス温
度計１０からの排気ガス温度を情報として取り込み、こ
れをもとに、ガスタービン設備の許容温度範囲内である
ことと、ガスタービンの熱効率ができるだけ高くなるこ
とと、ガスタービン排気ガス４のＮＯｘ濃度ができるだ
け低くなることを目的として、ＩＧＶ装置６を制御して
圧縮機吸い込み空気流量を調節し、燃焼装置７を制御す
ることにより、投入燃料量及び予混合燃焼燃空比を調節
して、ガスタービン速度や負荷を制御する。
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
ガスタービン設備の構成図である。図１において、ガス
タービン設備は、圧縮機１とタービン２と燃焼装置７か
ら構成されるガスタービン３の軸に発電機５が直結さ
れ、回転速度計８がガスタービン３と発電機５の間に設
置される。ガスタービン制御装置９は、発電機５からの
母線周波数と、回転速度計８からのガスタービン回転数
と、ガスタービン排気ガス４中に挿入された排気ガス温
度計１０からの排気ガス温度を情報として取り込み、こ
れをもとに、ガスタービン設備の許容温度範囲内である
ことと、ガスタービンの熱効率ができるだけ高くなるこ
とと、ガスタービン排気ガス４のＮＯｘ濃度ができるだ
け低くなることを目的として、ＩＧＶ装置６を制御して
圧縮機吸い込み空気流量を調節し、燃焼装置７を制御す
ることにより、投入燃料量及び予混合燃焼燃空比を調節
して、ガスタービン速度や負荷を制御する。
【０００８】図２は、図１の燃焼装置７の詳細を示す。
燃焼器１１は、拡散燃焼ノズル２０と、予混合燃焼ノズ
ル２１と、ＩＦＣ装置１２から構成される。ＩＦＣ装置
１２は、ガスタービン制御装置９からの指令信号を受け
たＩＦＣ駆動装置１３により動作し、予混合燃焼燃空比
を調整する。拡散燃焼ノズル２０及び予混合燃焼ノズル
２１は、図示省略する燃料源に接続される燃料配管から
分岐した拡散燃焼用燃料配管及び予混合燃焼用燃料配管
にそれぞれ接続されている。拡散燃焼用燃料配管に設置
された拡散燃焼用燃料流量制御弁１７と予混合燃焼用燃
料配管に設置された予混合燃焼用燃料流量制御弁１６
は、ガスタービン制御装置９からの指令信号を受けて、
それぞれ拡散燃焼用燃料流量と予混合燃焼用燃料流量を
調整する。拡散燃焼用燃料配管に設置された拡散燃焼用
燃料圧力調節弁１５と予混合燃焼用燃料配管に設置され
た予混合燃焼用燃料圧力調節弁１４は、ガスタービン制
御装置９からの信号を受けて、それぞれ拡散燃焼用燃料
流量制御弁１７の入口部分と予混合燃焼用燃料流量制御
弁１６の入口部分の燃料圧力を調節し、拡散燃焼用燃料
圧力調節弁１５と予混合燃焼用燃料圧力調節弁１４の制
御性を高める。燃焼器１１は、１台のガスタービン３に
対し、同じものが例えば１４個設置されているため、拡
散燃焼用燃料配管に設置された拡散燃焼用燃料マニホー
ルド１９と、予混合燃焼用燃料配管に設置された予混合
燃料マニホールド１８により、燃料配管が燃焼器個数だ
け分岐し、各々燃焼器１１に接続される。
燃焼器１１は、拡散燃焼ノズル２０と、予混合燃焼ノズ
ル２１と、ＩＦＣ装置１２から構成される。ＩＦＣ装置
１２は、ガスタービン制御装置９からの指令信号を受け
たＩＦＣ駆動装置１３により動作し、予混合燃焼燃空比
を調整する。拡散燃焼ノズル２０及び予混合燃焼ノズル
２１は、図示省略する燃料源に接続される燃料配管から
分岐した拡散燃焼用燃料配管及び予混合燃焼用燃料配管
にそれぞれ接続されている。拡散燃焼用燃料配管に設置
された拡散燃焼用燃料流量制御弁１７と予混合燃焼用燃
料配管に設置された予混合燃焼用燃料流量制御弁１６
は、ガスタービン制御装置９からの指令信号を受けて、
それぞれ拡散燃焼用燃料流量と予混合燃焼用燃料流量を
調整する。拡散燃焼用燃料配管に設置された拡散燃焼用
燃料圧力調節弁１５と予混合燃焼用燃料配管に設置され
た予混合燃焼用燃料圧力調節弁１４は、ガスタービン制
御装置９からの信号を受けて、それぞれ拡散燃焼用燃料
流量制御弁１７の入口部分と予混合燃焼用燃料流量制御
弁１６の入口部分の燃料圧力を調節し、拡散燃焼用燃料
圧力調節弁１５と予混合燃焼用燃料圧力調節弁１４の制
御性を高める。燃焼器１１は、１台のガスタービン３に
対し、同じものが例えば１４個設置されているため、拡
散燃焼用燃料配管に設置された拡散燃焼用燃料マニホー
ルド１９と、予混合燃焼用燃料配管に設置された予混合
燃料マニホールド１８により、燃料配管が燃焼器個数だ
け分岐し、各々燃焼器１１に接続される。
【０００９】図３は、図１のガスタービン制御装置９内
の回路の詳細を示す。ガスタービン制御装置は、図１の
発電機５からの母線周波数と、回転速度計８からのガス
タービン回転数と、ガスタービン排気ガス中に挿入され
た排気ガス温度計１０からの排気ガス温度を情報として
取り込み、要求負荷をあわせて演算器２２において燃料
制御指令２３を導く。この信号を２方向に分岐させ、一
方は変化率制限器２４を通すことにより、図４における
破線よりも実線のように急激な燃料制御指令の変化を排
除する。図４において、破線と実線は、本実施形態にお
ける変化率制限器２４を通す前後の燃料制御指令値を各
々示し、一点鎖線は、予混合燃焼が安定燃焼できる範囲
の最大増加、減少量を表わす。また、図中の演算器サン
プリングタイムとは、演算器２８が燃料制御指令２３を
出力した後、もう一度前記各種ガスタービン運転情報を
取込み、燃焼制御指令２３を出力するまでの時間を表わ
す。関数発生器２７内には、図５のグラフに示すような
データつまり燃焼制御指令値に対する拡散燃料比率（拡
散燃料指令値／燃焼制御指令）が入力されており、変化
率制限器２４を通過した信号を取込み、拡散燃料比率を
算出する。この拡散燃料比率と変化率制限器２４を通過
した信号を乗算器２５にて乗算し、更に減算器２６に変
化率制限器２４を通過した信号から減算することによ
り、予混合燃料指令値を決定する。この場合の予混合燃
料指令値は、図６に示すような急激な変動がない予混合
燃料指令となる。一方、変化率制限器２４を通っていな
い信号と、変化率制限器２４を通った信号との差を減算
器２８にて算出し、これを加算器２９にて乗算器２５を
出た信号に加算することにより、拡散燃料指令値を決定
する。この場合の拡散燃料指令値は、図６に示すような
拡散燃料指令となる。ＩＧＶ装置及びＩＦＣ装置は、変
化率制限器２４を通った信号により、予混合燃料指令値
に従属した変動率にて制御される。また、ガスタービン
を緊急停止させねばならない時に発せられる軸保護信号
５５が入力された場合は、燃料制御指令は変化率制限器
２４を素通りし、信号に制限がかからないことから、従
来例と同じ時間で予混合燃料指令を０にすることがで
き、従来例と同じ時間でガスタービンを停止する。
の回路の詳細を示す。ガスタービン制御装置は、図１の
発電機５からの母線周波数と、回転速度計８からのガス
タービン回転数と、ガスタービン排気ガス中に挿入され
た排気ガス温度計１０からの排気ガス温度を情報として
取り込み、要求負荷をあわせて演算器２２において燃料
制御指令２３を導く。この信号を２方向に分岐させ、一
方は変化率制限器２４を通すことにより、図４における
破線よりも実線のように急激な燃料制御指令の変化を排
除する。図４において、破線と実線は、本実施形態にお
ける変化率制限器２４を通す前後の燃料制御指令値を各
々示し、一点鎖線は、予混合燃焼が安定燃焼できる範囲
の最大増加、減少量を表わす。また、図中の演算器サン
プリングタイムとは、演算器２８が燃料制御指令２３を
出力した後、もう一度前記各種ガスタービン運転情報を
取込み、燃焼制御指令２３を出力するまでの時間を表わ
す。関数発生器２７内には、図５のグラフに示すような
データつまり燃焼制御指令値に対する拡散燃料比率（拡
散燃料指令値／燃焼制御指令）が入力されており、変化
率制限器２４を通過した信号を取込み、拡散燃料比率を
算出する。この拡散燃料比率と変化率制限器２４を通過
した信号を乗算器２５にて乗算し、更に減算器２６に変
化率制限器２４を通過した信号から減算することによ
り、予混合燃料指令値を決定する。この場合の予混合燃
料指令値は、図６に示すような急激な変動がない予混合
燃料指令となる。一方、変化率制限器２４を通っていな
い信号と、変化率制限器２４を通った信号との差を減算
器２８にて算出し、これを加算器２９にて乗算器２５を
出た信号に加算することにより、拡散燃料指令値を決定
する。この場合の拡散燃料指令値は、図６に示すような
拡散燃料指令となる。ＩＧＶ装置及びＩＦＣ装置は、変
化率制限器２４を通った信号により、予混合燃料指令値
に従属した変動率にて制御される。また、ガスタービン
を緊急停止させねばならない時に発せられる軸保護信号
５５が入力された場合は、燃料制御指令は変化率制限器
２４を素通りし、信号に制限がかからないことから、従
来例と同じ時間で予混合燃料指令を０にすることがで
き、従来例と同じ時間でガスタービンを停止する。
【００１０】以上、本実施形態によれば、ガスタービン
・ガバナーフリー運用時の燃料流量変動は、図６のよう
になり、予混合燃焼の失火の原因となるような急激な変
動を排除し、また、ＩＦＣ装置の動作及びＩＧＶ装置の
動作を予混合燃焼用燃料流量制御弁の動作に従属させる
ことにより、ＩＧＶ装置動作とＩＦＣ装置動作と予混合
燃料指令のタイミングのずれを排除することができ、系
統周波数変動時においてもガバナーフリー運転により系
統安定性に寄与し、予混合燃焼燃空比を可燃範囲に保
ち、予混合燃焼の失火を防止し、安定した予混合燃焼火
炎を形成することができる。
・ガバナーフリー運用時の燃料流量変動は、図６のよう
になり、予混合燃焼の失火の原因となるような急激な変
動を排除し、また、ＩＦＣ装置の動作及びＩＧＶ装置の
動作を予混合燃焼用燃料流量制御弁の動作に従属させる
ことにより、ＩＧＶ装置動作とＩＦＣ装置動作と予混合
燃料指令のタイミングのずれを排除することができ、系
統周波数変動時においてもガバナーフリー運転により系
統安定性に寄与し、予混合燃焼燃空比を可燃範囲に保
ち、予混合燃焼の失火を防止し、安定した予混合燃焼火
炎を形成することができる。
【００１１】図７は、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態と図１の実施形態と異なる部分は、ＩＦＣ装置
１２が本実施形態には無いことと、予混合燃焼用燃料流
量制御弁１６とその制御系統が図１の実施形態の場合１
式であったが、本実施形態では４式存在することにあ
る。以下、図面を参照して説明する。図７において、図
１の実施形態と同一符号は、同一部分または相当部分を
示す。図７が図１と異なる点は、燃焼装置７ではなく、
燃焼装置３０が設置されていることと、ガスタービン制
御装置９ではなく、ガスタービン制御装置４０が設置さ
れていることである。
実施形態と図１の実施形態と異なる部分は、ＩＦＣ装置
１２が本実施形態には無いことと、予混合燃焼用燃料流
量制御弁１６とその制御系統が図１の実施形態の場合１
式であったが、本実施形態では４式存在することにあ
る。以下、図面を参照して説明する。図７において、図
１の実施形態と同一符号は、同一部分または相当部分を
示す。図７が図１と異なる点は、燃焼装置７ではなく、
燃焼装置３０が設置されていることと、ガスタービン制
御装置９ではなく、ガスタービン制御装置４０が設置さ
れていることである。
【００１２】図８は、図７の燃焼装置３０の詳細を示
す。図８と図２と同一符号は、同一部分または相当部分
を示す。図８が図２と異なる点は、ＩＦＣ装置１２及び
ＩＦＣ駆動装置１３が設置されていないことと、予混合
燃焼用燃料圧力制御弁１４と燃焼器３１との間で配管が
４方向に分かれ、一次予混合燃料流量制御弁３６が設置
されている第一の配管は一次予混合燃焼ノズル３２に接
続して一次予混合燃料流量を制御し、二次予混合燃料流
量制御弁３７が設置されている第二の配管は二次予混合
燃焼ノズル３３に接続して二次予混合燃料流量を制御
し、三次予混合燃料流量制御弁３８が設置されている第
三の配管は三次予混合燃焼ノズル３４に接続して三次予
混合燃料流量を制御し、四次予混合燃料流量制御弁３９
が設置されている第四の配管は四次予混合燃焼ノズル３
５に接続して四次予混合燃料流量を制御していることで
ある。燃焼装置３０では、該一次、二次、三次、四次予
混合燃料流量を図９のように制御することによって、予
混合燃焼燃空比を調節する。また、図１の実施形態１と
同様に燃焼器３１が例えば１４個設置されているため、
一次予混合燃料マニホールド５１と、二次予混合燃料マ
ニホールド５２と、三次予混合燃料マニホールド５３
と、四次予混合燃料マニホールド５４により燃焼器数個
分だけ燃料配管を分岐し、それぞれ燃焼器３１に接続す
る。
す。図８と図２と同一符号は、同一部分または相当部分
を示す。図８が図２と異なる点は、ＩＦＣ装置１２及び
ＩＦＣ駆動装置１３が設置されていないことと、予混合
燃焼用燃料圧力制御弁１４と燃焼器３１との間で配管が
４方向に分かれ、一次予混合燃料流量制御弁３６が設置
されている第一の配管は一次予混合燃焼ノズル３２に接
続して一次予混合燃料流量を制御し、二次予混合燃料流
量制御弁３７が設置されている第二の配管は二次予混合
燃焼ノズル３３に接続して二次予混合燃料流量を制御
し、三次予混合燃料流量制御弁３８が設置されている第
三の配管は三次予混合燃焼ノズル３４に接続して三次予
混合燃料流量を制御し、四次予混合燃料流量制御弁３９
が設置されている第四の配管は四次予混合燃焼ノズル３
５に接続して四次予混合燃料流量を制御していることで
ある。燃焼装置３０では、該一次、二次、三次、四次予
混合燃料流量を図９のように制御することによって、予
混合燃焼燃空比を調節する。また、図１の実施形態１と
同様に燃焼器３１が例えば１４個設置されているため、
一次予混合燃料マニホールド５１と、二次予混合燃料マ
ニホールド５２と、三次予混合燃料マニホールド５３
と、四次予混合燃料マニホールド５４により燃焼器数個
分だけ燃料配管を分岐し、それぞれ燃焼器３１に接続す
る。
【００１３】図１０は、図７のガスタービン制御装置４
０内の回路の詳細を示す。図１０と図３の同一符号は、
同一部分または相当部分を示す。ガスタービン制御装置
４０は、図７の発電機５からの母線周波数と、回転速度
計８からのガスタービン回転数と、ガスタービン排気ガ
ス中に挿入された排気ガス温度計１０からの排気ガス温
度を情報として取り込み、要求負荷をあわせて演算器２
２において燃料制御指令２３が導かれる。この信号を２
方向に分岐させ、一方は変化率制限器２４を通すことに
より、図３と同様に変化率を制限し、これをもとに乗算
器４１と、図１１のグラフのように燃料制御指令から拡
散燃料比率を算出する関数発生器４２により、一次予混
合燃料指令値を決定し、乗算器４３と、図１２のグラフ
のように燃料制御指令から拡散燃料比率を算出する関数
発生器４４により、二次予混合燃料指令値を決定し、乗
算器４５と、図１３のグラフのように燃料制御指令から
拡散燃料比率を算出する関数発生器４６により、三次予
混合燃料指令値を決定し、乗算器４７と、図１４のグラ
フのように燃料制御指令から拡散燃料比率を算出する関
数発生器４８により四次予混合燃料指令値を決定する。
また、変化率制限器２４を通さない信号から、加算器４
９と減算器５０で予混合燃料指令値を減算することによ
り、拡散燃料指令値を決定する。ＩＧＶ装置は、変化率
制限器２４を通った信号により、予混合燃料指令値に従
属した変動率にて制御される。また、ガスタービンを緊
急停止させねばならない時に発せられる軸保護信号５５
が入力された場合は、燃料制御指令は変化率制限器２４
を素通りし、信号に制限がかからないことから、従来例
と同じ時間で予混合燃料指令を０にすることができ、従
来例と同じ時間でガスタービンを停止することができ
る。
０内の回路の詳細を示す。図１０と図３の同一符号は、
同一部分または相当部分を示す。ガスタービン制御装置
４０は、図７の発電機５からの母線周波数と、回転速度
計８からのガスタービン回転数と、ガスタービン排気ガ
ス中に挿入された排気ガス温度計１０からの排気ガス温
度を情報として取り込み、要求負荷をあわせて演算器２
２において燃料制御指令２３が導かれる。この信号を２
方向に分岐させ、一方は変化率制限器２４を通すことに
より、図３と同様に変化率を制限し、これをもとに乗算
器４１と、図１１のグラフのように燃料制御指令から拡
散燃料比率を算出する関数発生器４２により、一次予混
合燃料指令値を決定し、乗算器４３と、図１２のグラフ
のように燃料制御指令から拡散燃料比率を算出する関数
発生器４４により、二次予混合燃料指令値を決定し、乗
算器４５と、図１３のグラフのように燃料制御指令から
拡散燃料比率を算出する関数発生器４６により、三次予
混合燃料指令値を決定し、乗算器４７と、図１４のグラ
フのように燃料制御指令から拡散燃料比率を算出する関
数発生器４８により四次予混合燃料指令値を決定する。
また、変化率制限器２４を通さない信号から、加算器４
９と減算器５０で予混合燃料指令値を減算することによ
り、拡散燃料指令値を決定する。ＩＧＶ装置は、変化率
制限器２４を通った信号により、予混合燃料指令値に従
属した変動率にて制御される。また、ガスタービンを緊
急停止させねばならない時に発せられる軸保護信号５５
が入力された場合は、燃料制御指令は変化率制限器２４
を素通りし、信号に制限がかからないことから、従来例
と同じ時間で予混合燃料指令を０にすることができ、従
来例と同じ時間でガスタービンを停止することができ
る。
【００１４】以上、本実施形態によれば、ガスタービン
・ガバナーフリー運用時の燃料流量変動は、図１５のよ
うになり、予混合燃焼の失火の原因となるような急激な
予混合燃料指令の変動を排除し、ＩＧＶ装置動作と予混
合燃料指令のタイミングのずれを排除することができ、
予混合燃焼の失火を防止できると共に、ＩＦＣ装置を装
備しなくてもよいことにより、システムとして簡略化さ
れ、安価に構成することができる。
・ガバナーフリー運用時の燃料流量変動は、図１５のよ
うになり、予混合燃焼の失火の原因となるような急激な
予混合燃料指令の変動を排除し、ＩＧＶ装置動作と予混
合燃料指令のタイミングのずれを排除することができ、
予混合燃焼の失火を防止できると共に、ＩＦＣ装置を装
備しなくてもよいことにより、システムとして簡略化さ
れ、安価に構成することができる。
【００１５】なお、図９、図１１、図１２、図１３、図
１４に示す例においては、予混合燃料指令を一次予混合
燃料指令値と二次予混合燃料指令値と三次予混合燃料指
令値と四次予混合燃料指令値の内一つ又は二つ又は三つ
又は四つに等分割しているが、関数発生器４２、４４、
４６、４８の入力式を任意に変更することにより、等分
割ではない状態でも前記例と同様に予混合燃焼の失火防
止を図りながら、ガスタービンを運転できる。また、本
実施形態は、一次、二次、三次、四次予混合燃料流量の
制御に限らず、四次予混合燃料流量以上の複数の予混合
燃料流量の制御に適用することができる。ことは云うま
でもない。
１４に示す例においては、予混合燃料指令を一次予混合
燃料指令値と二次予混合燃料指令値と三次予混合燃料指
令値と四次予混合燃料指令値の内一つ又は二つ又は三つ
又は四つに等分割しているが、関数発生器４２、４４、
４６、４８の入力式を任意に変更することにより、等分
割ではない状態でも前記例と同様に予混合燃焼の失火防
止を図りながら、ガスタービンを運転できる。また、本
実施形態は、一次、二次、三次、四次予混合燃料流量の
制御に限らず、四次予混合燃料流量以上の複数の予混合
燃料流量の制御に適用することができる。ことは云うま
でもない。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスタービンのガバナーフリー運用時に、系統の周波数
変動が生じても、予混合燃焼の失火の原因となるような
急激な予混合燃焼用燃料の流量変動を排除し、また、Ｉ
ＦＣ装置の動作及びＩＧＶ装置の動作を予混合燃焼用燃
料の流量制御の動作に従属させることにより、ＩＧＶ装
置動作とＩＦＣ装置動作と予混合燃料指令のタイミング
のずれを排除することができ、ガバナーフリー運転によ
り系統安定性に寄与し、予混合燃焼燃空比を可燃範囲に
保ち、予混合燃焼の失火を防止し、安定した予混合燃焼
火炎を形成することができる。また、燃焼器に予混合燃
焼用燃料を供給する複数の系統を備えることによって、
ＩＦＣ装置の装備を省略することができ、システムとし
て簡略化され、安価に構成することができる。
ガスタービンのガバナーフリー運用時に、系統の周波数
変動が生じても、予混合燃焼の失火の原因となるような
急激な予混合燃焼用燃料の流量変動を排除し、また、Ｉ
ＦＣ装置の動作及びＩＧＶ装置の動作を予混合燃焼用燃
料の流量制御の動作に従属させることにより、ＩＧＶ装
置動作とＩＦＣ装置動作と予混合燃料指令のタイミング
のずれを排除することができ、ガバナーフリー運転によ
り系統安定性に寄与し、予混合燃焼燃空比を可燃範囲に
保ち、予混合燃焼の失火を防止し、安定した予混合燃焼
火炎を形成することができる。また、燃焼器に予混合燃
焼用燃料を供給する複数の系統を備えることによって、
ＩＦＣ装置の装備を省略することができ、システムとし
て簡略化され、安価に構成することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すガスタービン設備の
構成図
構成図
【図２】本発明の一実施形態における燃焼装置の詳細図
【図３】本発明の一実施形態におけるガスタービン制御
装置の詳細図
装置の詳細図
【図４】本発明の一実施形態における変化率制限器通過
前、後の燃料制御指令を説明する図
前、後の燃料制御指令を説明する図
【図５】本発明の一実施形態における燃料制御指令値に
対する拡散燃料比率を示す図
対する拡散燃料比率を示す図
【図６】本発明の一実施形態における燃料指令値を示す
図
図
【図７】本発明の他の実施形態
【図８】本発明の他の実施形態における燃焼装置の詳細
図
図
【図９】本発明の他の実施形態におけるガスタービン負
荷に対する燃料指令値
荷に対する燃料指令値
【図１０】本発明の他の実施形態におけるガスタービン
制御装置の詳細図
制御装置の詳細図
【図１１】本発明の他の実施形態における燃料制御指令
値に対する一次予混合燃料指令値比率を示す図
値に対する一次予混合燃料指令値比率を示す図
【図１２】本発明の他の実施形態における燃料制御指令
値に対する二次予混合燃料指令値比率を示す図
値に対する二次予混合燃料指令値比率を示す図
【図１３】本発明の他の実施形態における燃料制御指令
値に対する三次予混合燃料指令値比率を示す図
値に対する三次予混合燃料指令値比率を示す図
【図１４】本発明の他の実施形態における燃料制御指令
値に対する四次予混合燃料指令値比率を示す図
値に対する四次予混合燃料指令値比率を示す図
【図１５】本発明の他の実施形態における燃料流量を示
す図
す図
【図１６】ガスタービン負荷に対する燃料指令値を説明
する図
する図
【図１７】従来の燃料制御指令と拡散、予混合燃焼燃料
指令値を説明する図
指令値を説明する図
【図１８】燃料制御指令の制限と拡散、予混合燃焼用燃
料流量を説明する図
料流量を説明する図
【図１９】燃料制御指令の制限と拡散、予混合燃焼用燃
料流量を説明する図
料流量を説明する図
【図２０】予混合燃料指令に対する応答の遅れによるタ
イミングのズレを説明する図
イミングのズレを説明する図
１ 圧縮機 ２ タービン ３ ガスタービン ５ 発電機 ６ ＩＧＶ装置 ７、３０ 燃焼装置 ８ 回転速度計 ９、４０ ガスタービン制御装置 １０ 排気ガス温度計 １１、３１ 燃焼器 １２ ＩＦＣ装置 １６、３６、３７、３８、３９ 予混合燃焼用燃料流量
制御弁 １７ 拡散燃焼用燃料流量制御弁 ２２ 演算器 ２３ 燃料制御指令 ２４ 変化率制限器 ２５、４１、４３、４５、４７ 乗算器 ２６、２８、５０ 減算器 ２７、４２、４４、４６、４８ 関数発生器 ２９、４９ 加算器
制御弁 １７ 拡散燃焼用燃料流量制御弁 ２２ 演算器 ２３ 燃料制御指令 ２４ 変化率制限器 ２５、４１、４３、４５、４７ 乗算器 ２６、２８、５０ 減算器 ２７、４２、４４、４６、４８ 関数発生器 ２９、４９ 加算器
Claims (6)
- 【請求項１】 拡散燃焼及び予混合燃焼を有する燃焼器
と、燃料を前記拡散燃焼に供給する拡散燃焼用燃料流量
制御弁と、燃料を前記予混合燃焼に供給する予混合燃焼
用燃料流量制御弁と、ガスタービン圧縮機の吸込空気流
量を調節するＩＧＶ装置と、前記各制御弁及び前記ＩＧ
Ｖ装置を制御する制御装置と、系統の周波数変動を検出
する手段を備え、前記周波数変動と予め設定した要求負
荷により導かれる燃料制御指令に基づいて前記拡散燃焼
用燃料流量制御弁の流量を変動させると共に、前記予混
合燃焼用燃料流量制御弁の流量を前記燃料制御指令とは
独立に変動させ、急激な変動を排除することを特徴とす
るガスタービン設備。 - 【請求項２】 請求項１において、予混合燃焼燃空比を
可燃範囲に保つために予混合燃焼用の空気流量を調節す
るＩＦＣ装置を備え、このＩＦＣ装置を前記燃料制御指
令とは独立に動作させ、予混合燃焼用燃料流量制御弁の
動作に従属させることを特徴とするガスタービン設備。 - 【請求項３】 拡散燃焼及び複数の予混合燃焼を有する
燃焼器と、燃料を前記拡散燃焼に供給する拡散燃焼用燃
料流量制御弁と、燃料を前記複数の予混合燃焼に供給す
る複数の予混合燃焼用燃料流量制御弁と、ガスタービン
圧縮機の吸込空気流量を調節するＩＧＶ装置と、前記各
制御弁及び前記ＩＧＶ装置を制御する制御装置と、系統
の周波数変動を検出する手段を備え、前記周波数変動と
予め設定した要求負荷により導かれる燃料制御指令に基
づいて前記拡散燃焼用燃料流量制御弁の流量を変動させ
ると共に、前記複数の予混合燃焼用燃料流量制御弁の流
量を前記燃料制御指令とは独立に変動させ、急激な変動
を排除することを特徴とするガスタービン設備。 - 【請求項４】 請求項１または請求項３において、前記
ＩＧＶ装置を前記燃料制御指令とは独立に動作させ、予
混合燃焼用燃料流量制御弁の動作に従属させることを特
徴とするガスタービン設備。 - 【請求項５】 請求項１、請求項２または請求項４にお
いて、制御装置は、燃料制御指令の変化率を制限する変
化率制限器と、前記変化率制限器の前後の燃料制御指令
の差を求める減算器と、前記燃料制御指令に対する拡散
燃料比率を発生する関数発生器と、前記変化率制限器と
前記関数発生器の両出力を乗算する乗算器と、前記減算
器と前記乗算器の両出力を加算して拡散燃料指令値を出
力する加算器と、前記変化率制限器の出力から前記乗算
器の出力を減算して予混合燃料指令値を出力する減算器
からなることを特徴とするガスタービン設備。 - 【請求項６】 請求項３または請求項４において、制御
装置は、燃料制御指令の変化率を制限する変化率制限器
と、前記燃料制御指令に対する拡散燃料比率を発生する
複数の関数発生器と、前記変化率制限器の出力と前記複
数の関数発生器のそれぞれの出力を乗算してそれぞれ複
数の予混合燃料指令値を出力する複数の乗算器と、前記
複数の乗算器の出力を加算する加算器と、前記燃料制御
指令と前記加算器の出力の差を求めて拡散燃料指令値を
出力する減算器からなることを特徴とするガスタービン
設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16835796A JPH09324657A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | ガスタービン設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16835796A JPH09324657A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | ガスタービン設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09324657A true JPH09324657A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15866584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16835796A Pending JPH09324657A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | ガスタービン設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09324657A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174847A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | General Electric Co <Ge> | ノズル等量比制御による燃焼希薄吹消え防止 |
| JP2012067764A (ja) * | 2012-01-10 | 2012-04-05 | Hitachi Ltd | ２軸式ガスタービン |
| KR20160063914A (ko) | 2014-11-27 | 2016-06-07 | 한화테크윈 주식회사 | 압축기 제어 시스템 |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP16835796A patent/JPH09324657A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174847A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | General Electric Co <Ge> | ノズル等量比制御による燃焼希薄吹消え防止 |
| JP2012067764A (ja) * | 2012-01-10 | 2012-04-05 | Hitachi Ltd | ２軸式ガスタービン |
| KR20160063914A (ko) | 2014-11-27 | 2016-06-07 | 한화테크윈 주식회사 | 압축기 제어 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040106 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |