JPS6145131B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンの燃料制御装置に係わ
り、特に異なるガス燃料を有する系統において、
燃料選択の際に燃料配管の窒素パージ制御を行な
うガスタービンの燃料供給制御装置に関する。

一般に、ガスタービン発電設備の燃料系統は、
常用、非常用として二種類以上の系統を設備し、
燃料はガスと油あるいは異質のガス燃料が二種類
用いられる場合が多い。例えばあるガス燃料をＡ
種ガス燃料としてそれと異質なガス燃料をＢ種ガ
ス燃料とすれば、ガス燃料系統の概略は第１図に
示すようになつている。燃料としてＡ種ガス燃料
１、Ｂ種ガス燃料２がありガスタービン３が停止
時はそれぞれＡ種ガス燃料出口弁４、Ｂ種ガス燃
料出口弁５がＡ種ガス燃料配管６及びＢ種ガス燃
料配管７内に流入しないよう全閉している。Ａ種
ガス燃料配管６とＢ種ガス燃料配管７は、一本の
ガス燃料主配管８となりガスしや断弁９へ至る。
ガスしや断弁９はガスタービン３がトリツプ時に
燃焼器１０内にガス燃料が流入しないよう瞬時に
しや断する弁である。この様な二種類のガス燃料
を有する場合、Ａ種ガス燃料１とＢ種ガス燃料２
を混合して燃焼することは燃料のカロリー値が異
なる為に燃焼状態が不安定となり、さらに化学反
応によつて異質のガスとなり燃焼室１０内での爆
発の危険性も含んでいるので、二種類のガスの混
焼は避けなければならない。従つて通常は次に述
べるような窒素パージが行なわれる。

第１図において、今ガスタービンをＡ種ガス燃
料１で運転中の場合は、Ａ種ガス燃料出口弁４は
全開でＢ種ガス燃料出口弁５は全閉でガスしや断
弁９は全開している。この時にＡ種ガス燃料の圧
力不足あるいは機械的な原因によりタービントリ
ツプすると、ガスしや断弁９が瞬時にガスをしや
断しその後Ａ種ガス燃料出口弁４が全閉となる。
次にＢ種ガス燃料２の選択操作により再びガスタ
ービン３を起動する場合であるが、Ａ種ガス燃料
配管６及びガス燃料主配管８にＡ種ガス燃料１が
残留しており、その為ガス燃料を切換えて運転す
る場合はガス燃料配管内を窒素によりパージする
操作を行なう。窒素パージ操作はガスタービン３
が停止時、すなわち窒素入口弁１１と窒素出口弁
１２を全開させ窒素入口弁１１より窒素入口配管
１３へ窒素を注入し窒素出口配管１４をたどり、
窒素出口弁１２よりＡ種ガス燃料配管６、Ｂ種ガ
ス燃料配管７、及びガス燃料主配管８の各配管内
のガス燃料と共に窒素を吐出させるものである。
窒素出口弁１２の出口で窒素の濃度を測定した窒
素濃度が充分な値に達した状態で窒素入口弁１１
と窒素出口弁１２を全閉させ窒素を封入する。以
上で窒素パージの操作は完了である。

しかしながら、燃料切換操作と窒素パージ操作
は各々単独に運転員の経験と判断により行なわれ
ていた。すなわち、従来は燃料切換時窒素パージ
が必要か否かを検出する装置がなく、窒素パージ
が不完全なまま燃料切換えをしたり、窒素パージ
が必要にもかかわらず窒素パージをせず燃料切換
えをしてしまうという危険性があつた。

第２図は従来の燃料選択制御回路の１例であ
る。接点１５a₁はＡ種ガス燃料選択操作で閉する
接点、接点１６a₁はＢ種ガス燃料選択操作で閉す
る接点、接点１７ａはガス燃料停止操作で閉する
接点である。リレー１８はＡ種ガス燃料選択がセ
ツトされたことで動作するＡ種ガス燃料選択セツ
トリレーで、リレー１８がセツトされない状態で
はリレー１８の接点b₁が閉で接点１８b₁によりＡ
種ガス燃料出口弁４を全閉側にロツクしておくも
のである。同様にリレー１９はＢ種ガス燃料選択
がセツトされたことで動作することで動作するＢ
種ガス燃料選択セツトリレーで、リレー１９がセ
ツトされない状態ではリレー１９の接点１９b₁が
閉で接点１９b₁によりＢ種ガス燃料出口弁５を全
閉側にロツクしておくものである。接点２０はガ
スタービン３と直結された始動機の起動により、
ガスタービン３が回転を始めある設定回転数以上
で閉する接点で、リレー２１はＡ種ガス燃料出口
弁４に接点２１ａにより開指令を与えるリレー、
リレー２２はＢ種ガス燃料出口弁５に接点２２ａ
により開指令を与えるリレーである。

すなわちＡ種ガス燃料選択操作で接点１５a₁を
閉し、Ｂ種燃料ガス選択がセツトされていない場
合は、リレー１９の接点１９b₂は閉しているので
リレー１８のセツトコイル１８_Sが励磁され、リ
レー１８の接点１８b₁が開し、Ａ種ガス出口弁４
の全閉側のロツクは解除となりＡ種ガス燃料選択
がセツトされる。同時に接点１８b₂が開するので
Ｂ種ガス燃料選択操作で接点１６a₁を閉してもリ
レー１９のセツトコイル１９_Sがが励磁されずＢ
種ガス燃料選択はセツトされない。ガスタービン
３が始動機の起動により回転を始めると、接点２
０はある設定回転数以上に達したところで閉し、
この時リレー１８の接点１８ａは閉しているので
リレー２０が励磁される。同時にリレー２０の接
点２０ａが閉しＡ種ガス燃料出口弁４に開指令を
与えるものである。

リレー２２はリレー１９の接点１９ａが開して
いるので接点２０ａが閉しても励磁せずＢ種ガス
燃料出口弁５には開指令を与えない。Ａ種ガス燃
料選択後Ｂ種ガス燃料選択にセツトする場合は１
度ガス燃料停止操作により接点１７ａを閉する。
この時リレー１９は当初よりリセツト状態なので
リセツトコイル１９_Rは励磁されず、リレー１８
のリセツトコイル１８_Rのみが励磁されリレー１
８はリセツトする。Ａ種ガス燃料選択がセツトさ
れていない状態になるとリレー１８の接点１８b₁
は閉するのでＡ種出口弁４を全閉状態にロツクし
初期状態になる。同時にリレー１８の接点１８b₂
が閉する。次にＢ種ガス燃料選択操作で接点１６
a₁を閉するとリレー１９のセツトコイル１９_Sが
励磁されＢ種ガス燃料選択にセツトすることが出
来る。この様に二種類のガス燃料選択が同時に出
来ないような回路を構成し第１図におけるＡ種ガ
ス燃料出口弁４とＢ種ガス燃料出口弁５が両方共
に開状態にならないように混合の燃焼を防止して
いる。

従つて、従来の燃料選択制御回路では窒素パー
ジが必要か否か或は必要な場合完了したか否かま
では監視していない。もしここでガス燃料を切換
えて運転する場合に窒素パージ操作が完了でなか
つた場合はガス燃料配管内のガス燃料の残留分に
より燃焼状態に悪影響をおよぼし最悪の場合には
爆発を引き起こし燃焼器１０が破壊されるなど非
常に危険である。また窒素パージ操作が完了しな
いうちにガスタービンを運転すると燃焼器１０内
に窒素が多量に流入し火災が消されタービントリ
ツプの原因ともなる。従つて以上の不具合を防止
する為に窒素パージが必要か否かを判断し窒素パ
ージが必要な場合には運転員に警報を出し、窒素
パージ完了後でなければガス燃料の選択操作がで
きないようにすればガス燃料選択に対する安全性
が非常に増大し運転員の負担も軽減する。

本発明の目的は以上のことによりガスタービン
の燃料選択時窒素パージが必要か否かを判断し必
要な場合は警報を発すると共に窒素パージ完了ま
で次の燃料選択操作を阻止するようにしたガスタ
ービンの燃料制御装置を提供することにある。

以下第３図を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。第３図は本発明のガスタービン燃料制
御装置の制御回路である。本発明は第３図におい
て窒素パージ中又は窒素パージ完了前には新たな
燃料選択を阻止するイの回路と、窒素パージが必
要か否かを判断し必要な場合は警報を発するよう
にしたロの回路と、第２図における燃料選択回路
に窒素パージ完了の条件を追加したハの回路とか
ら構成される。次に前記イ，ロ，ハの各回路の構
成と動作を説明する。

窒素パージ中又は窒素パージ完了前には新たな
燃料選択を阻止することを目的とするイの回路は
以下により構成される。接点２３はＡ種ガス燃料
出口弁４とＢ種ガス燃料出口弁５及びガスしや断
弁９とが全て全閉であるとき閉する接点、接点２
５は窒素入口弁１１と窒素出口弁１２とが共に全
開で閉する接点、リレー２６は窒素パージ中以降
で動作するリレーである。接点２６ａはリレー２
６が励磁で閉する接点である。接点２７は窒素濃
度が充分に高くなり設定された濃度となつたこと
で閉する接点、リレー２８は窒素入口弁１１と窒
素出口弁１２に接点２８a₂により全閉指令を出す
リレーである。接点２８a₁はリレー２８の励磁に
より閉する接点である。接点２９は窒素入口弁１
１と窒素出口弁１２とが共に全閉で閉する接点、
リレー３０は窒素パージの完了で動作するリレー
で構成される。

ガスタービン停止時はＡ種ガス燃料出口弁４と
Ｂ種ガス燃料出口弁５及びガスしや断弁９とが全
て全閉しており接点２３は閉している。この様な
状態で窒素パージを行なつているときは、窒素入
口弁１１と窒素出口弁１２とが共に全開してお
り、接点２５は閉しリレー２６を励磁し、リレー
２６の接点２６ａで自己保持する。同時にリレー
２６の接点２６ｂが開する。次に窒素濃度が充分
高くなつたことで閉する接点２７が閉しリレー２
８が励磁されリレー２８の接点２８a₁で自己保持
すると共に接点２８a₂で第１図における窒素入口
弁１１と窒素出口弁１２へ全閉指令を出す。窒素
入口弁１１または窒素出口弁１２が閉すると、接
点２５が開するがリレー２６の接点２６ａで自己
保持している為、リレー２６は励磁を続ける。同
様に窒素出口弁１２が閉すると窒素出口弁１２の
大気側で測定していた窒素濃度は低下するがリレ
ー２８の接点２８a₁で自己保持している為リレー
２８は励磁を続ける。窒素入口弁１１と窒素出口
弁１２とが共に全閉すると窒素パージは完了であ
り接点２９が閉しリレー３０が励磁されリレー３
０の接点３０a₁が閉すると共に接点３０a₂が閉す
る。

窒素パージが必要は否かを判断するロの回路は
以下により構成される。接点１５a₂はＡ種ガス燃
料選択操作で閉する接点、接点１６a₂はＢ種ガス
燃料選択操作で閉する接点、接点１７ｂはガス燃
料停止操作で開する接点、接点２３は第１図にお
けるＡ種ガス燃料出口弁４とＢ種ガス燃料出口弁
５及びガスしや断弁９とが全て全閉であるとき閉
する接点、及びＡ種ガス燃料選択セツトリレー１
８のセツトコイル１８_Sが励磁されたとき開する
接点１８b₃、Ｂ種ガス燃料選択セツトリレー１９
のセツトコイル１９_Sが励磁されたときに開する
接点１９b₃、窒素パージ中以降に動作するリレー
２６の接点２６ｂと窒素パージが必要なときに動
作するリレー２４及びリレー２４励磁で閉する接
点２４a₁とで構成される。この回路の動作を説明
すると次のようになる。例えば第１図におけるＡ
種ガス燃料１で運転中にタービントリツプし同一
燃料のＡ種ガス燃料１で起動する場合、窒素パー
ジ不要の為警報は出ない。一方、Ａ種ガス燃料１
で運転中にタービントリツプしＢ種ガス燃料２に
切換える場合窒素パージ要の為警報が出るように
なつている。

すなわち、前者の場合はＡ種ガス燃料１で運転
中であるから既にリレー１８のセツトコイル１８
_Sが励磁されリレー１８の接点１８b₃が開状態に
ある。この時にタービントリツプしタービン停止
状態となりＡ種ガス燃料出口弁４とＢ種ガス燃料
出口弁５及びガスしや断弁９とが全て全閉となり
接点２３が閉する。窒素パージを行なわない時に
リレー２６の接点２６ｂは閉している。Ｂ種ガス
燃料選択はセツトされていない為Ｂ種ガス燃料選
択セツトリレー１９の接点１９b₃は閉している。
ガス燃料停止操作をしていない状態で閉する接点
１７ｂが閉している。

この様な状態で、運転員が誤まつて再びＡ種燃
料選択操作で閉する接点１５a₂又はＢ種ガス燃料
選択操作で閉する接点１６a₂を閉しても既にＡ種
ガス燃料選択はセツトされている為警報は出ずガ
ス燃料の切換えも行なわれない。

次に後者の場合であるが、Ａ種ガス燃料１の何
らかの原因によりタービントリツプし燃料を切換
えなくてはならない場合はＡ種ガス燃料選択セツ
トリレー１８を１度リセツト状態としリレー１８
の接点１８b₃が閉となる。他は前者と同じ状態で
ある。ここで窒素パージを行なう前に、すなわち
リレー２６の接点２６ｂが閉のときにＢ種ガス燃
料選択操作により接点１６a₂を閉するとリレー２
４が励磁されリレー２４の接点２４a₁で自己保持
すると共にリレー２４の接点２４a₂により「窒素
パージ要」の警報を出す。窒素パージを開始する
と窒素パージ中以降で動作するリレー２６の接点
２６ｂが開するのでリレー２４が無励磁となりリ
レー２４の接点２４a₂が開し警報はロツクされ
る。又ガス燃料停止操作を行なうと開する接点１
３ｂを開するとリレー２４が無励磁となりリレー
２４の接点２４a₁で自己保持が解除されリレー２
４の接点２４a₂が開し警報は解除となる。上記の
場合はＡ種ガス燃料１について説明したが、Ｂ種
ガス燃料２で運転中にタービントリツプし再びＢ
種ガス燃料２で起動する場合、窒素パージが不要
の為警報が出ない状態、Ｂ種ガス燃料２で運転中
にタービントリツプしＡ種ガス燃料１に切換える
場合、窒素パージが要の為警報が出る状態も同様
である。

第３図のハの回路は第２図の燃料選択制御回路
に第３図のイにおけるリレー３０の接点３０a₁及
び接点３０a₂を追加した図である。すなわちＡ種
ガス燃料選択にセツトする場合は窒素パージ完了
で動作するリレー３０の接点３０a₁が閉のときに
リレー１８のセツトコイル１８_Sを励磁しセツト
することが出来る。Ｂ種ガス燃料選択にセツトす
る場合は同様にリレー３０の接点３０a₂が閉のと
きにセツトすることが出来る。

窒素パージが完了した後はＡ種ガス燃料出口弁
４、Ｂ種ガス燃料出口弁５、ガスしや断弁９のい
ずれかが開するまでＡ種ガス燃料選択からＢ種ガ
ス燃料選択へ、又はＢ種ガス燃料選択からＡ種ガ
ス燃料選択へ自由に何度でも切換えが可能とな
る。

第３図の回路の動作を総合的に説明すると次の
ようになる。ガスタービントリツプ時にセツトさ
れたガス燃料選択が維持され、再び同一のガス燃
料で起動する場合窒素パージ不要とし、警報が出
ない。しかし、何らかの原因によりタービントリ
ツプし燃料を切換えなくてはならない場合窒素パ
ージを行なう前に異種のガス燃料を選択するとリ
レー２４が励磁され、「窒素パージ要」の警報が
出る。「窒素パージ要」の状態発生で窒素パージ
操作を開始すると、即ちリレー２６の接点２６ｂ
が開するのでリレー２４が無励磁となり警報は解
除される。窒素濃度が充分高くなり設定された濃
度となつたことが検出されたことで窒素入口弁１
１と窒素出口弁１２を全閉する。窒素入口弁１１
と窒素出口弁１２とが共に全閉したことにより、
窒素パージが完了し異種のガス燃料選択が可能と
なる。燃料切換え後ガスタービンが起動し第１図
におけるガス燃料がセツトされた方の出口弁が開
となり接点２３ａが開となる為リレー２６、リレ
ー２８、リレー３０が無励磁となり窒素パージ開
始前の初期状態となる。

以上述べた如く、本発明によればガス燃料選択
時に窒素パージが必要か否かを判断する機能を持
ち、窒素パージが必要な場合には警報を発すると
共に、窒素パージが完全に行なわれたことを判断
する機能を持ち、運転員の誤操作を防止し、ガス
タービンにとつて非常に安全性を増すことが出来
る燃料制御装置を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービンの概略のガス燃料系統
図、第２図は従来の燃料選択制御回路図、第３図
は本発明の一実施例を示す回路図である。 １……Ａ種ガス燃料、２……Ｂ種ガス燃料、３
……ガスタービン、４……Ａ種ガスタービン出口
弁、５……Ｂ種ガス燃料出口弁、６……Ａ種ガス
燃料配管、７……Ｂ種ガス燃料配管、８……ガス
燃料主配管、９……ガスしや断弁、１０……燃焼
器、１１……窒素入口弁、１２……窒素出口弁、
１３……窒素入口配管、１４……窒素出口配管、
１５……Ａ種ガス燃料選択スイツチ、１６……Ｂ
種ガス燃料選択スイツチ、１７……ガス燃料停止
スイツチ、１８……Ａ種ガス燃料セツトリレー、
１９……Ｂ種ガス燃料セツトリレー、２１，２
２，２４，２６，２８，３０……リレー、イ……
燃料選択阻止回路、ロ……警報回路、ハ……燃料
選択回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各々互いに異なる燃料を貯蔵したタンクから
   共通の配管を介して前記燃料の一種類を選択し、
   この選択した燃料と異なる燃料が前記共通配管に
   存在するときは前記共通配管内の異種燃料を排出
   した後、前記選択した燃料をガスタービンに供給
   する燃料供給系統の制御装置において、前記ガス
   タービンの駆動条件が成立したとき選択された種
   類の燃料を供給制御する燃料選択回路と、前記選
   択した燃料が前記共通管に存在する燃料と異なる
   ものであるときは警報を発する警報回路と、前記
   共通配管に存在する燃料を排出するまでは前記燃
   料選択回路の供給制御をロツクする阻止回路とを
   具備したことを特徴とする燃料供給制御装置。