JPS61286537A - ガスタ−ビン排気温度制御方法 - Google Patents
ガスタ−ビン排気温度制御方法Info
- Publication number
- JPS61286537A JPS61286537A JP12613485A JP12613485A JPS61286537A JP S61286537 A JPS61286537 A JP S61286537A JP 12613485 A JP12613485 A JP 12613485A JP 12613485 A JP12613485 A JP 12613485A JP S61286537 A JPS61286537 A JP S61286537A
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- Japan
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- water
- gas turbine
- flow rate
- temperature
- steam
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- Pending
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、水又は蒸気噴射式のガスタービン制御に係シ
、排気ｍ度を制御するとき水（又＃′ｉ蒸気）噴射流量
を制御パラメータとして燃焼器温度を正確に予測するこ
とを特徴とし九ガスタービン制御方法に関する。
、排気ｍ度を制御するとき水（又＃′ｉ蒸気）噴射流量
を制御パラメータとして燃焼器温度を正確に予測するこ
とを特徴とし九ガスタービン制御方法に関する。
ガスタービンの出力は、燃焼ガス温度が高くなる程上昇
するが、高温燃焼ガスに対する、高温部材（燃焼器、タ
ービン動、静翼）の耐性によシ、燃焼ガス温度がある許
容値を越えると、高温部材の寿命が、実用として使えな
い水準πまで低下する。従って、ガスタービンの最高出
力制御を、燃焼ガス最高（許容）温度で制御すれば良い
ことになるが、直接燃焼ガス温度を測定しても測定部で
の燃焼ガス温度の分布が大きくばらつく（一般に１００
Ｃ以上）ため、平均的な燃焼温度を測定することは困難
である。従来技術では、この最高温度制御として、ター
ビン排気温度と圧縮機吐出圧力とを検知し、これにより
、間接的に燃焼ガス温度を求め、許容値に達した時には
、出方を抑制する制御となっている。
するが、高温燃焼ガスに対する、高温部材（燃焼器、タ
ービン動、静翼）の耐性によシ、燃焼ガス温度がある許
容値を越えると、高温部材の寿命が、実用として使えな
い水準πまで低下する。従って、ガスタービンの最高出
力制御を、燃焼ガス最高（許容）温度で制御すれば良い
ことになるが、直接燃焼ガス温度を測定しても測定部で
の燃焼ガス温度の分布が大きくばらつく（一般に１００
Ｃ以上）ため、平均的な燃焼温度を測定することは困難
である。従来技術では、この最高温度制御として、ター
ビン排気温度と圧縮機吐出圧力とを検知し、これにより
、間接的に燃焼ガス温度を求め、許容値に達した時には
、出方を抑制する制御となっている。
一方、最近公害対策（排出ＮＯｘ規制等）あるいは、出
力増大対策として、燃焼器内に水、又は、蒸気を噴射す
る水（又は蒸気）噴射式のガスタービンが実用化されて
いるが、最高温産制一方式については、従来方式と同様
であるため次の問題が生じる。
力増大対策として、燃焼器内に水、又は、蒸気を噴射す
る水（又は蒸気）噴射式のガスタービンが実用化されて
いるが、最高温産制一方式については、従来方式と同様
であるため次の問題が生じる。
第５図に、ガスタービン発電所の主要機器構成を示す。
大気よシ流入した空気は、圧縮機ＩＶｃよ芦で圧縮され
、燃焼器２ｖｃ導かれる。ここで、燃料調整弁６よシ導
かれた流量を点火し燃焼させる。
、燃焼器２ｖｃ導かれる。ここで、燃料調整弁６よシ導
かれた流量を点火し燃焼させる。
公害規制等で付加された水（又は蒸気）は水（蒸気）噴
射調整弁７を介して燃焼器６ＶＣ導かれ、タービン３で
膨張し、このエネルギは、直結した発電機４に伝えられ
、電気エネルギに変換して、しゃ断器５を介して系統へ
送電される。又、ガスタービン制御の概要を第６図に示
す。制御は、ガスタービンの起動から定格速度に至るま
での制御を行う起動側−と、負荷運転時の制御を行う速
度・負価制−１及び、ガスタービンが燃焼ガス温度許容
値範囲内で運転するよう保護的要素をもつ排気温度制御
の三つの制御要素を持ち、これらの制御モードを選択す
る制御モード切換を介して、燃料調整弁６を制御する。
射調整弁７を介して燃焼器６ＶＣ導かれ、タービン３で
膨張し、このエネルギは、直結した発電機４に伝えられ
、電気エネルギに変換して、しゃ断器５を介して系統へ
送電される。又、ガスタービン制御の概要を第６図に示
す。制御は、ガスタービンの起動から定格速度に至るま
での制御を行う起動側−と、負荷運転時の制御を行う速
度・負価制−１及び、ガスタービンが燃焼ガス温度許容
値範囲内で運転するよう保護的要素をもつ排気温度制御
の三つの制御要素を持ち、これらの制御モードを選択す
る制御モード切換を介して、燃料調整弁６を制御する。
次に、ガスタービンの熱力学的サイクルを第７図に示す
。吸気された大気■は、圧縮されることによシ上昇し■
へ移行する。燃焼器で爆発したガスは、高温高圧ガスと
なり■へ移行し、タービンで膨張したガスは■で排気さ
れる。従って、■から■への移行量がガスタービンの仕
事量（出力）となシ、許容燃焼温度Ｔ３が高いほど出力
が増加することになる。この時、吸気（大気）温度がＡ
→Ｂ→Ｃと低下するにつれ、■から■への移行量（出力
）が増加することになる。
。吸気された大気■は、圧縮されることによシ上昇し■
へ移行する。燃焼器で爆発したガスは、高温高圧ガスと
なり■へ移行し、タービンで膨張したガスは■で排気さ
れる。従って、■から■への移行量がガスタービンの仕
事量（出力）となシ、許容燃焼温度Ｔ３が高いほど出力
が増加することになる。この時、吸気（大気）温度がＡ
→Ｂ→Ｃと低下するにつれ、■から■への移行量（出力
）が増加することになる。
次に、従来技術である圧縮機吐出圧力Ｐ２と排気設定温
度Ｔ４ｇとの関係を第８図に示す。吸気温度によりガス
タービンの熱力学的サイクルは変わるため、大気の変化
を圧縮機吐出圧力を検知することによってパラメータと
して許容燃焼温度Ｔ。
度Ｔ４ｇとの関係を第８図に示す。吸気温度によりガス
タービンの熱力学的サイクルは変わるため、大気の変化
を圧縮機吐出圧力を検知することによってパラメータと
して許容燃焼温度Ｔ。
を一定として、第７図よシ排気温度Ｔ４を求めた％性が
ｌ／ｒＪＢ図である。従って第８図よ〕、圧縮機吐出圧
力ｐ、に対して排気温度を設定し、これを越えないよう
に制御するのが、第６図に示す排気温度制御である。
ｌ／ｒＪＢ図である。従って第８図よ〕、圧縮機吐出圧
力ｐ、に対して排気温度を設定し、これを越えないよう
に制御するのが、第６図に示す排気温度制御である。
第９図、第１０図に水（又は蒸気）の噴射量を次第に増
加させた場合の最大許容燃焼ガス温度での圧縮機吐出圧
力及び排気温度の変化を示す。
加させた場合の最大許容燃焼ガス温度での圧縮機吐出圧
力及び排気温度の変化を示す。
第９図において、大気温度Ｂの時水（又は蒸気）の噴射
量を■→＠→Ｏと増すと圧縮機吐出圧力Ｐ！が■′→＠
′→θ′のように上昇し、排気温度Ｔ４がの“→σ′→
ａ′のように下降する。これは、燃焼器内に噴射された
水が、水蒸気化され燃焼ガスに混合されるため、結果的
ＶＣは、燃焼ガス流量が増大し、これが吐出圧力の増大
（■′→■′→θ′）をもたらすことによる。大気Ｂの
とき得られた■’ 、 ｏ／、θ′及びσ、α′、θ“
の各点を第８図にあてはめ、又、同様にして、大気温度
人及びＢの場合の各点を第８図ＶＣあてはめたのが第１
０図である。
量を■→＠→Ｏと増すと圧縮機吐出圧力Ｐ！が■′→＠
′→θ′のように上昇し、排気温度Ｔ４がの“→σ′→
ａ′のように下降する。これは、燃焼器内に噴射された
水が、水蒸気化され燃焼ガスに混合されるため、結果的
ＶＣは、燃焼ガス流量が増大し、これが吐出圧力の増大
（■′→■′→θ′）をもたらすことによる。大気Ｂの
とき得られた■’ 、 ｏ／、θ′及びσ、α′、θ“
の各点を第８図にあてはめ、又、同様にして、大気温度
人及びＢの場合の各点を第８図ＶＣあてはめたのが第１
０図である。
第１０図によると、水（又は蒸気）噴射量か■→＠→θ
と増大すると、排気設定温度Ｔ４ｓ＆’；ｔ、高くなる
。
と増大すると、排気設定温度Ｔ４ｓ＆’；ｔ、高くなる
。
従来の排気温度制御のように、水（又は蒸気）流量がな
い時の制御では、例えば、■で設定した場合、水（又は
蒸気）噴射量が＠又はＯであっても■の制御線で制御さ
れることになセ、ガスタービンの最高燃焼温度に達する
ｆＵＣ１燃料が抑制されることになる欠点があった。
い時の制御では、例えば、■で設定した場合、水（又は
蒸気）噴射量が＠又はＯであっても■の制御線で制御さ
れることになセ、ガスタービンの最高燃焼温度に達する
ｆＵＣ１燃料が抑制されることになる欠点があった。
本発明の目的は、水（又は蒸気）噴射量のいかんにかか
わらず、燃焼器ガス温度を正確に予測しガスタービンの
出力増加をはかる制御方法を提供することにある。
わらず、燃焼器ガス温度を正確に予測しガスタービンの
出力増加をはかる制御方法を提供することにある。
本発明の要点は、水（又は蒸気］噴射時、吐出圧力が上
昇するため、見かけ上、燃焼器ガス温度が上昇すること
による最大出力降下を防止するため、水（又は蒸気）噴
射量と入口空気量との比によシ、あるいけ、水（又は蒸
気）流量と燃量流量の比により、吐出圧力を補正し、燃
焼器ガス温度を算出することにある。
昇するため、見かけ上、燃焼器ガス温度が上昇すること
による最大出力降下を防止するため、水（又は蒸気）噴
射量と入口空気量との比によシ、あるいけ、水（又は蒸
気）流量と燃量流量の比により、吐出圧力を補正し、燃
焼器ガス温度を算出することにある。
本発明では、水（又は蒸気）噴射流量をバラメ−夕とし
て、従来の排気温度圧を補正し、最大許容燃焼ガス温度
を算出し、実際の燃焼ガス温度が最大許容値を超えない
で、最大出力運転を可能とする側脚方式である実施例に
ついて第１図に基づいて説明する。
て、従来の排気温度圧を補正し、最大許容燃焼ガス温度
を算出し、実際の燃焼ガス温度が最大許容値を超えない
で、最大出力運転を可能とする側脚方式である実施例に
ついて第１図に基づいて説明する。
空気流量検出器８で検出された信号ＭＷと、水（又は蒸
気）噴射流量検出器１１で検出された信号ＭＡを演算器
１２で の演算を行い、圧縮機吐出圧力検出器９より検出された
信号Ｐ、を演算器１３で ｆ （ｐｔ） の演算を行って、掛算器１４で圧縮材吐出圧力信号の補
正を行い設定値とする。また、排気温度検出器１０より
検出された信号を加算器１２でフィードバックし、比例
積分演算器１６で、燃料流量調整弁の制御信号とする。
気）噴射流量検出器１１で検出された信号ＭＡを演算器
１２で の演算を行い、圧縮機吐出圧力検出器９より検出された
信号Ｐ、を演算器１３で ｆ （ｐｔ） の演算を行って、掛算器１４で圧縮材吐出圧力信号の補
正を行い設定値とする。また、排気温度検出器１０より
検出された信号を加算器１２でフィードバックし、比例
積分演算器１６で、燃料流量調整弁の制御信号とする。
この時、掛算器１４の出力信号Ａ（設定値）とフィード
バック信号との制＠特性図を第２図に示す。圧縮機吐出
圧力Ｐ。
バック信号との制＠特性図を第２図に示す。圧縮機吐出
圧力Ｐ。
に対して、水（又は蒸気）噴射流量ＭＷと空気流量ＭＡ
との比によシ、バイアスで補正をすることにより、水（
又は蒸気）噴射流量増大によシ圧縮機吐出圧力が増大し
ても、排気温度設定Ｔ４１は、その比に応じて高くなシ
、最高出力制御が可能となる。
との比によシ、バイアスで補正をすることにより、水（
又は蒸気）噴射流量増大によシ圧縮機吐出圧力が増大し
ても、排気温度設定Ｔ４１は、その比に応じて高くなシ
、最高出力制御が可能となる。
又、第３図に示すように、補正のパラメータとして、水
（又は蒸気）噴射流量ＭＷと燃量流量検出器１７よ量検
出された信号ＭＰを演算器１８での演算を行い、圧縮機
吐出圧力Ｐ、の補正を行うことによっても、最高出力制
御が可能となる。
（又は蒸気）噴射流量ＭＷと燃量流量検出器１７よ量検
出された信号ＭＰを演算器１８での演算を行い、圧縮機
吐出圧力Ｐ、の補正を行うことによっても、最高出力制
御が可能となる。
この時、掛算器１４の出力信号Ｂ（設定値）とフィード
バック信号との制御特性図を第４図に示す。
バック信号との制御特性図を第４図に示す。
本発明によれば、水（又は蒸気）噴射量にかかわらず、
燃焼ｍ度が最大許容値となるため、ガスタービンの出力
を最大限引きだすことができる。
燃焼ｍ度が最大許容値となるため、ガスタービンの出力
を最大限引きだすことができる。
第１図は本発明の第一の実施例を示す制御ブロック図、
第２図は第１図の制御特性を示す補足説明図、第３図は
本発明の第二の実施例を示す制御ブロック図、第４図は
第３図の側脚％性を示す補足説明図、第５図はガスター
ビン発電所の主要機器構成図、Ｗｃ６図はガスタービン
の制御の概要図、第７図はガスタービンの熱力学的サイ
クルの説明図、第８図は従来の排気温度制御図、第９図
は従来の排気温度側脚における大気温度変化時の制御図
、第１Ｏ図は第５図の補足説明図である。 ８・・・空気流量検出器、９・・・圧縮機吐出圧力検出
器、１０・・・排気温度検出器、１１・・・水（蒸気）
噴射流量検出器、１２．１３・・・演算器、１４・・・
掛算器、第３０ 躬５０ エンタルピ（Ｓ） 第８図 圧縮轡吐巳圧力（Ｐｘ） 某９図 エンタルピ （Ｓ）
第２図は第１図の制御特性を示す補足説明図、第３図は
本発明の第二の実施例を示す制御ブロック図、第４図は
第３図の側脚％性を示す補足説明図、第５図はガスター
ビン発電所の主要機器構成図、Ｗｃ６図はガスタービン
の制御の概要図、第７図はガスタービンの熱力学的サイ
クルの説明図、第８図は従来の排気温度制御図、第９図
は従来の排気温度側脚における大気温度変化時の制御図
、第１Ｏ図は第５図の補足説明図である。 ８・・・空気流量検出器、９・・・圧縮機吐出圧力検出
器、１０・・・排気温度検出器、１１・・・水（蒸気）
噴射流量検出器、１２．１３・・・演算器、１４・・・
掛算器、第３０ 躬５０ エンタルピ（Ｓ） 第８図 圧縮轡吐巳圧力（Ｐｘ） 某９図 エンタルピ （Ｓ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、水または蒸気を燃焼器に噴射する装置を設けたガス
タービンにおいて、 燃焼濃度を間接的に制御するための排気温度の設定値を
水または蒸気の流量の関数とすることを特徴とするガス
タービン排気温度制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記水または蒸気
流量の関数として水または蒸気の流量と圧縮機入口空気
流量の比をパラメータとすることを特徴とするガスター
ビン排気温度制御方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記水または蒸気
流量の関数として、水または蒸気流量と燃料流量の比を
パラメータとすることを特徴とするガスタービン排気温
度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12613485A JPS61286537A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ガスタ−ビン排気温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12613485A JPS61286537A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ガスタ−ビン排気温度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286537A true JPS61286537A (ja) | 1986-12-17 |
Family
ID=14927511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12613485A Pending JPS61286537A (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | ガスタ−ビン排気温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286537A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09125984A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 蒸気注入ガスタービンとその制御方法 |
| WO1999060308A1 (de) * | 1998-05-14 | 1999-11-25 | Bayer Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur luft-brennstoffverhältnis-überwachung in dampferzeugern |
| JP2008051013A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Hitachi Ltd | 高湿分ガスタービンプラント及びその制御方法 |
| US8416415B2 (en) | 2009-04-27 | 2013-04-09 | General Electric Company | Gas turbine optical imaging system |
| JP2018127896A (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 湿分利用ガスタービン |
| US10801361B2 (en) | 2016-09-09 | 2020-10-13 | General Electric Company | System and method for HPT disk over speed prevention |
-
1985
- 1985-06-12 JP JP12613485A patent/JPS61286537A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09125984A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 蒸気注入ガスタービンとその制御方法 |
| WO1999060308A1 (de) * | 1998-05-14 | 1999-11-25 | Bayer Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur luft-brennstoffverhältnis-überwachung in dampferzeugern |
| JP2008051013A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Hitachi Ltd | 高湿分ガスタービンプラント及びその制御方法 |
| US8416415B2 (en) | 2009-04-27 | 2013-04-09 | General Electric Company | Gas turbine optical imaging system |
| US10801361B2 (en) | 2016-09-09 | 2020-10-13 | General Electric Company | System and method for HPT disk over speed prevention |
| JP2018127896A (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 湿分利用ガスタービン |
| US11236676B2 (en) | 2017-02-06 | 2022-02-01 | Mitsubishi, Power, Ltd. | Humid air turbine |
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