JPH10161702A - ターボ機械の制御方法および装置 - Google Patents

ターボ機械の制御方法および装置

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JPH10161702A
JPH10161702A JP9313270A JP31327097A JPH10161702A JP H10161702 A JPH10161702 A JP H10161702A JP 9313270 A JP9313270 A JP 9313270A JP 31327097 A JP31327097 A JP 31327097A JP H10161702 A JPH10161702 A JP H10161702A
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JP
Japan
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signal
performance
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control
signals
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JP9313270A
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English (en)
Inventor
Hans Dr Wettstein
ヴェットシュタイン ハンス
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/05—Purpose of the control system to affect the output of the engine
    • F05D2270/053—Explicitly mentioned power

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冗長装置を使用した場合と同じ信頼性があっ
て、しかもコストを低減することができる、パフォーマ
ンス信号を制御器に制御量として供給する、ターボ機械
の制御方法。 【解決手段】 パフォーマンス信号を比較および選択ユ
ニット２において設備回路からの複数の別のパフォーマ
ンス有意な信号と共に１つの信号セットを形成し、かつ
該信号セットの信号を相互に比較し、その際該信号の中
の最大値選択およびパフォーマンス信号が最大信号であ
るかどうかの監視を行いかつ信号セットからの最大信号
を制御器に送出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載のターボ機械を制御するための方法および請求
項７の上位概念に記載のターボ機械を制御するための装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、ターボ機械、即ちガスまたは
蒸気タービンの制御の際に、設備を制御するための制御
量としてパフォーマンスないし性能（Leistung）が使用
される。その際何かある理由からパフォーマンスの誤っ
た低すぎる値が原因で、パフォーマンスを高める方向に
危険な制御運動が生じる可能性がある。即ち、例えば制
御器が、誤った目標実際偏差のために、相応の制御ユニ
ット、例えばガスタービンにおける燃焼弁または蒸気タ
ービンにおける蒸気弁の開放により目標パフォーマンス
を調整設定しようとするからである。この種のパフォー
マンスの高まりは、それが設備に典型的な目標パフォー
マンスを上回りかつこれにより設備の破壊を招来するお
それがあるとき、特別危険である。それ故にこれまで
は、パフォーマンス測定チエーンに、制御量の誤った完
全な消失を妨げようとする冗長装置が設けられた。しか
しこの種の解決法は機器および組み立て側において非常
に煩雑でありかつ高価である。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】本発明は、これらの欠点のす
べてを回避しようとするものである。本発明の課題は、
制御量に対する冗長装置と同じ安全性を実現するが、コ
ストの面で著しく有利であるようにした方法および装置
を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴部分に記載の構成を有する方法および請求項７の特
徴部分に記載の構成を有する装置によって解決される。
この種の制御方法ないしこの種の制御装置の有利な実施
例は、その他の請求項の構成によって表されている。
【０００５】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
【０００６】図１には、本発明の理解のために重要であ
るエレメントしか図示されていない。殊に、制御回路の
それ自体公知でありかつ変わらない部分は図示されてい
ない。
【０００７】ターボ機械の制御方法では、通例、特徴的
な信号、殊にパフォーマンス信号が制御器に制御量とし
て供給される。信号発生または信号伝送における欠陥の
ためにパフォーマンスが見かけ上低減した場合、装置が
追従制御されない、即ち一層高いパフォーマンスへと、
従って目標パフォーマンスを上回るパフォーマンスに制
御されないように、パフォーマンス測定チェーンにおけ
るこれまで通例の冗長信号回路に代わって、パフォーマ
ンス信号は、設備回路からの複数の別のパフォーマンス
有意な信号と１つの信号セットに結合される。このセッ
トの信号は比較および選択ユニットにおいて相互に比較
され、その際所謂信号中の最大値選択が行われる。即
ち、この信号セットの最大信号が突き止められかつ最大
信号が制御器に、新たな、有効なパフォーマンス信号と
して供給され、これに基づいて設備が制御される。この
種のパフォーマンス有意な信号として、例えばガスター
ビンにおいて、有利には次の信号の少なくとも３つを使
用することができる：燃料量測定信号、要求された燃料
制御弁位置の信号、圧縮機圧力信号、排気ガス温度信
号、１次制御直列位置（Vorleitreihenstellung）の信
号、並びにこれらの信号の計算上の組み合わせ。蒸気タ
ービンでは、付加信号として同様に有利には、次の信号
の２つを使用することができる：蒸気制御弁位置の信
号、タービンの前後の蒸気圧信号、新気温度の信号およ
び同様にこれらの信号の計算上の組み合わせ。通常のパ
フォーマンス信号に対して付加的に使用される、上述
の、装置のパフォーマンスに相関された信号は計算上、
それらが通常のパフォーマンス信号と匹敵する信号を形
成するように処理される。この種の処理措置は、帯域フ
ィルタリングまたは低域フィルタリングまたは信号遅延
とすることができる。殊に、これら付加信号はパフォー
マンスに換算されかつ減算が施されるので、これら信号
がパフォーマンス測定の通常機能の際に通常のパフォー
マンス信号を上回ることがあるという確率は極めて低
い。それぞれの処理されたパフォーマンス有意な信号か
らこの減算値は、相関方法の相関不精度に対する典型的
な値である。殊にこれにより、信号セットのそれぞれ相
関された信号が通常の作動条件においてパフォーマンス
信号より多少小さいことが保証される。従ってこの信号
セットからの最大値選択とともに、設備および監視装置
の通常機能においていつも通常のパフォーマンス信号が
設備を制御することが保証されている。この通常のパフ
ォーマンス信号がパフォーマンス測定回路または別の関
連ある装置における何かある欠陥に基づいて実際の作動
状態に相応するパフォーマンスから偏差している、殊に
下方向に偏差しているかまたは完全に欠落している場合
にのみ、付加信号が有効になる。付加信号は、パフォー
マンス測定回路等における障害を取り除くことができる
まで設備を制御する。これにより即刻の高速シャットダ
ウン、即ち大抵の場合は装置の常に危険である非常時の
停止を回避することができ、このことは単に運転停止
を、ひいては相応のコストを回避することになるばかり
でなく、装置を大切に扱うことにもなる。冗長的なパフ
ォーマンス測定回路も確かにこのことを行うことができ
るが、この種の回路は、付加的な信号セットを用いる態
様よりも、製造および保守において非常に高価である。
更にこの種の付加信号は、適当な方法でパフォーマンス
との相関の合理性について監視され、殊に低すぎる値に
ついて検査される。この形式の障害は低減されたフェイ
ル・セーフ安全性を表しておりかつこのことを指示する
ことができ、同時に一般に運転中断なしに取り除くこと
ができる。すべての信号の欠落により初めて、装置は強
制的に停止される。しかし安全性に関して、それぞれの
使用されている信号は個々に保護限界値として作用す
る。ガスタービンの場合、本発明は、パフォーマンス信
号障害によってパワー消費装置の温度が著しく高くなる
ことが回避される。
【０００８】本発明の方法によりターボ機械を制御する
ための装置は、設備の制御装置に対する操作信号を送出
するための制御回路１を有しており、その際制御回路１
には監視回路２が前置接続されている。監視回路は比較
および選択ユニット２．１を有しており、監視回路は比
較および選択ユニットには、制御回路１のパフォーマン
ス信号の他に付加的に、少なくとも１つの別のパフォー
マンス有意な信号が加えられ、その際すべての加えられ
る信号が１つの信号セットを形成する。比較および選択
ユニット２．１はこの信号セットから最大信号を決定す
る。このユニットの出力信号は制御回路１の制御器１．
１に直接的なパフォーマンス信号に代わって入力信号と
して加えられる。更に、比較および選択ユニット２．１
に、警報回路３が接続されている。警報回路は、比較お
よび選択ユニット２．１から、パフォーマンス信号では
なくて、信号セット〜のパフォーマンス有意な信号が最
大信号でありかつ従ってこの信号が制御器１．１に送出
されるとき、信号が加えられる。この警報装置３には、
設備を監視するかまたは部分負荷に設定するかまたは完
全に遮断するために、警報または遮断装置が接続されて
いる。この監視は自動的にまたは手動で行うことができ
る。監視回路２は、信号セットのそれぞれ供給されるパ
フォーマンス有意な信号に対して、それぞれ１つの相関
装置２．２．ｉを有している。相関装置において、供給
されたパフォーマンス有意な信号は直接的なパフォーマ
ンス信号との比較のために計算的に処理される。殊にこ
れらの相関装置２．２．ｉは帯域通過および／または低
域フィルタ、並びに場合によっては遅延素子を含んでい
ることができる。しかしすべての供給されるパフォーマ
ンス有意な信号に対して唯一の相関装置を設けるように
することもでき、その際このようにした装置では、付加
的な、相関された信号の処理は時間的に並列ではなく
て、相前後して、順次かつ循環的に行われる。その際そ
れぞれの信号は別個の方法およびこの信号に対して固有
の判断基準および相互関連および関係に従って処理され
る。
【０００９】それぞれの相関装置２．２．ｉには更に、
減算装置２．３．ｉが配属されているかまたは相関装置
に組み込まれており、いずれにせよ減算装置２．３．ｉ
においてそれぞれの処理されたパフォーマンス有意な信
号から相関不精度として典型的な値が減算される。これ
により信号セットのそれぞれ相関された信号は正常な作
動条件ではパフォーマンス信号より多少小さい。更に、
信号消失および合理性検査装置４が設けられており、こ
の装置は、パフォーマンス有意な信号を信号消失につい
ておよび／またはパフォーマンス信号との相関の合理性
について低すぎる値に関して監視する。この合理性検査
装置４は、個々の相関装置２．２．ｉのそれぞれまたは
共通の相関装置に接続することができる。
【００１０】監視回路は有利には冗長的にタービン設備
に設けられる。タービン設備は自分のところでチャネル
障害を監視しかつこの種の障害が発生した場合にこれら
を付加信号における障害の場合と同様に処置することが
できる。これらは指示しかつ一般に運転の中断なく取り
除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置の概略を説明するブロック図
である。
【符号の説明】
１ 制御回路、 １．１ 制御器、 ２ 監視回路、
２．１ 選択ユニット、 ２．２．ｉ 相関装置、
２．３．ｉ 減算装置、 ３ 警報回路、 ４合理性検
査装置

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特徴的な信号、例えばパフォーマンス信
    号を制御器に制御量として供給する、ターボ機械の制御
    方法において、前記パフォーマンス信号を比較および選
    択ユニットにおいて設備回路からの複数の別のパフォー
    マンス有意な信号と共に１つの信号セットを形成し、か
    つ該信号セットの信号を共に比較し、その際該信号の中
    の最大値選択および前記パフォーマンス信号が最大信号
    であるかどうかの監視を行いかつ前記信号セットからの
    最大信号を前記制御器に送出することを特徴とするター
    ボ機械の制御方法。
  2. 【請求項２】 パフォーマンス信号ではなくて、前記信
    号セットからのパフォーマンス有意な信号が最大信号で
    ある、従ってパフォーマンス有意な信号が制御器に送出
    される場合、警報回路を制御する請求項１記載のターボ
    機械の制御方法。
  3. 【請求項３】 前記警報回路の制御の際、該警報回路に
    よって設備内の警報装置または保護操作をトリガする請
    求項２記載のターボ機械の制御方法。
  4. 【請求項４】 前記信号セットのパフォーマンス有意な
    信号をパフォーマンス信号との比較の前に、パフォーマ
    ンス信号と比較可能であるように処理する請求項１から
    ３までのいずれか１項記載のターボ機械の制御方法。
  5. 【請求項５】 前記処理されたパフォーマンス有意な信
    号から、信号に対してそれぞれ典型的な、相関不精度と
    しての値を減算し、これにより信号セットのそれぞれの
    相関された信号が正常な作動条件の場合にパフォーマン
    ス信号より多少小さいようにする請求項４記載のターボ
    機械の制御方法。
  6. 【請求項６】 前記パフォーマンス有意な信号を信号消
    失についておよび／またはパフォーマンス信号との相関
    の合理性について低すぎる値に関して監視する請求項１
    から５までのいずれか１項記載のターボ機械の制御方
    法。
  7. 【請求項７】 設備の制御装置に対する操作信号を送出
    するための制御回路（１）を備えた、請求項１に記載の
    方法を実施するためのターボ機械の制御装置において、
    前記制御回路（１）に監視回路（２）が前置接続されて
    おり、該監視回路は比較および選択ユニット（２．１）
    を有しており、該ユニットに、前記制御回路（１）のパ
    フォーマンス信号の他に付加的に少なくとも１つの別の
    パフォーマンス有意な信号が加えられ、その際すべての
    加えられる信号が１つの信号セットを形成し、かつ前記
    比較および選択ユニット（２．１）は前記信号セットか
    ら最大信号を決定しかつ該最大信号は入力信号として前
    記制御回路（１）の制御器（１．１）に直接的なパフォ
    ーマンス信号の代わりに加えられることを特徴とするタ
    ーボ機械の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記比較および選択ユニット（２．１）
    に警報回路（３）が接続されており、該警報回路に該比
    較および選択ユニット（２．１）から、パフォーマンス
    信号ではなくて、信号セットからのパフォーマンス有意
    な信号が最大信号であるとき信号が加えられる請求項７
    記載のターボ機械の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記警報回路（３）は警報または遮断装
    置を、設備を監視しまたは部分負荷に設定または全体を
    遮断するために、制御する請求項８記載のターボ機械の
    制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記監視回路（２）は信号セットのそ
    れぞれの供給されるパフォーマンス有意な信号に対して
    それぞれ１つの相関装置（２．２．ｉ）またはすべての
    供給されるパフォーマンス有意な信号に対して１つの相
    関装置を有しており、該相関装置において、供給される
    パフォーマンス有意な信号が直接的なパフォーマンス信
    号との一層良好な比較のために処理される請求項７また
    は８記載のターボ機械の制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記それぞれの相関装置（２．２．
    ｉ）に減算装置（２．３．ｉ）が配属されているかまた
    はいずれかがこの種の装置を有しており、該減算装置に
    おいて、信号セットのそれぞれの相関された信号が正常
    な作動条件においてパフォーマンス信号より多少小さい
    ように、それぞれの処理されたパフォーマンス有意な信
    号から相関不精度としての典型的な値が減算される請求
    項１０記載のターボ機械の制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記信号消失および合理性検査装置
    （４）が設けられており、該信号消失および合理性検査
    装置は、パフォーマンス有意な信号を信号消失について
    および／またはパフォーマンス信号との相関の合理性に
    ついて低すぎる値に関して監視する請求項７から１１ま
    でのいずれか１項記載のターボ機械の制御装置。
JP9313270A 1996-11-15 1997-11-14 ターボ機械の制御方法および装置 Pending JPH10161702A (ja)

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DE19647281.4 1996-11-15
DE19647281A DE19647281A1 (de) 1996-11-15 1996-11-15 Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Turbomaschinen

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JPH10161702A true JPH10161702A (ja) 1998-06-19

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