JPS6196333A - ガスタ−ビン燃焼器バイパス弁制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、バイパスｆｆを有するガスタービン燃焼器の
バイパス空気量の制御方法に関し、特に精度の高い燃窒
比演算値ｔもとくバイパス弁を制御する方法に関する。

従来の技術 ガスタービン燃焼器は、燃窒比（燃料と空気との重量比
）の広い範囲で、安定した連続燃焼を維持しなければな
らない。このため、構造および制御面で各穐方式が採用
されており、バイパス汁を備えて圧縮機を出た空気の一
部を、燃焼器内の燃窒比を適当な値に保持するよう燃焼
器をバイパスして、タービンに導くようＫすることもそ
のひとつである。

第３図は、ｆＲ吠かん形（外筒は環状、円筒はかん形）
ガスタービン燃焼器のバイパス弁を使用した代表例で、
特に環状かん形パイロット燃焼式バイパス斧付燃焼器の
岡である。この図において。

符号１はパイロット燃料入口、２はパイロット燃料噴射
ノズル、３はパイロット燃焼筒、４は主燃焼筒、５は燃
焼器車室％６は尾筒、７はタービン靜Ｋ、８はバイパス
空気エルボ、９はバイパス弁（図ではバタフライｆｆ）
、１０はバイパス升作動儂構、１１はデフユーザ、１２
は田旬空気、１３はバイパス空気を示している。ＦＥ縮
空気１２はデフユーザ１１を通って燃焼器に入り、その
一部のバイハス空気１３がバイパスｆｆ９１ｃ入る。

従来のバイパス升制岬方法としては、 ａ、燃料と空気との流量を計測して燃空比を求め、その
信号によってバイパスｆ９を制御する、ｂ、非適正燃空
比によって発生した排ガス中のＮＯ，ｘ　、　Ｃｏ　、
　ＵＨ−０（未燃炭化水素）等の濃度を計測し、その濃
度に応じてバイパス弁９を制御する などの方式が考案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、これらのバイパス弁制御方法においては、まず
、ａ方式では！気流量の計測精度が悪く、適正な制御が
できない、一方Ｏ方式では応答速度が遅く、急激な負荷
変動に対し追随することができない、といった欠点を肩
している。

したがって、本発明は、起動から゛各種負荷に対応して
、精度の高い燃空比を維持させ、しかも急激な負荷変両
にも追随できるようなガスタービン燃焼器のバイパス弁
制御方法を目的とする。

問題点上解決するための手段 本発明によれば、計測精度の高い、燃焼器車室円空気田
力（Ｐ２）および発を機出力（ＬＧＩＣＮ）　　を入力
信号とし、空気圧力Ｐ２　　の関数Ｆ（Ｐ２）と発電機
出力し。Ｎ　との比α＝　ＬＧ、、／Ｆ　（ｐ２）＠演
算し％燃空比を表わすその比αに対応したバイパス汁開
度を設定するようにした、燃窒比に対するバイパス弁制
御の方法が提供される。

実検例 以下第１図および纂２図に例示した本発明の好適な実権
例について詳述する。

第１図は、バイパス升角度設定信号金出力するまでの流
れ図である。第１因において、符号１４は発電機出力Ｌ
ＧＩＣＮ　　’に信号として入力する装置、１５は燃焼
器車室内の空気圧力ｐ、　　２信号として入力する装置
、１６は空気圧力Ｐ、からある関数Ｆ（Ｐ２）を発生す
る装置、１７は発電機出力り、ＸＮと関数Ｆ（Ｐ２）と
から両者の商α＝　ＬａｑＮ／　Ｆ（Ｐ２）　ｋ演算し
て出力する装置、１８は商αに対してバイパス弁角度信
号ＣＳＯをある関数で設定する装置、　　１１９はバイ
パス弁角度設定信号０８０　ｆ受けてバイパス弁を制御
するサーボモータである。

作用 まず、ガスタービン燃焼器車室内の空気圧力Ｐ。

および発電機出力ＬＧＥＮ　　を計測する。

空気圧力Ｐ２　　より関数Ｆ（Ｐ、）　？演算する。関
数Ｆ（Ｐ２）は簡易解析結果に上れば、 で娶る。但し、Ｘは流体の比熱比Ｃｐ　／　０ｙＣｐ：
定圧比熱 Ｃｖ：定積比熱 で与えられるが、実用上は詳細解析結果をＦ（Ｐ　）　
＝　ａＸＰ２＋ａ　　　（ａ　、　ｏは常数）等の簡易
関数で近似するのが望ましい。

演算装置１７においては、関数Ｆ（Ｐ、）および発電機
出力ＬＧＥＮ”う　　　、 α”　ＬＧＸＮ／Ｆ（Ｐ２） を演算する。

演算装置１７にて計算したαに対して、関数設定装ｆｆ
１１８において、バイパス弁開度設定信号ＣＢｏ　ｆ設
定する。この信号ＣＳＯにより、バイパス弁開度制御を
行なう。

ここでαは、以下に示す如く、充分な精度でガスタービ
ンの燃空比を代表している。すなわち、第２図に示すよ
うに、ガスタービンの基本サイクル（グレイトンサイク
ル）を考える。

まず、単位空気量について考える。

ΔＩＯ＝　　Ｏｐ　（Ｔ２−Ｔ、　　ン　　　　　　　
　　　　　　　　１１１ΔＩｔ＝＝Ｏｐ（Ｔ３−Ｔ４）
　　　　　　　＋２１ΔＩ　ｏ　＝＝　Ｏｐ　（Ｔ、　
−Ｔ２）　　　　　　　１３＋但し、ΔＩｃｉ田縮機の
エンタルピ上昇、ΔＩｔはタービンのエンタルピ落差、
ΔＩｏは燃焼器の二／りルビ上昇、Ｔ、は圧縮機入口温
度、Ｔ、は圧縮機出口温度、Ｔ、はタービン入口温度、
Ｔ４　　はタービン出口温度である。

発生仕事は（１１〜（３１式より ΔＩ　ｖ　＝Ｏｐ　（Ｔ　、十Ｔ　２−Ｔ　２−Ｔ　ａ
　）　　　　　　　　　ｆ４１ここで５等エントロピー
変化の式を下記の如く書く。

と１ Ｔ　２　／Ｔ　１　＝Ｔ　ｓ　／Ｔ　ａ　＝ｒ　　Ｋｔ
５＋但し、ｒはＰ、　　？圧縮機吸込圧力およびタービ
ン出力圧力とするときｒ＝Ｐ２／Ｐ、の王カ比である。

ΔＸｖ＝ΔＩｅ＋（１−ｒＫ）　　　　　　（６）燃焼
話人熱量は Δｒｂ　＝　ｎ　ｘ　ＬＨＶ　　　　　　　　　　（７
）但し、ｎは燃料量／窒気童の燃窒比、ＬＨｖは燃料の
単位重量当りの発熱量である。

（６）式および（７）式から実流量に於ける発生仕事を
り、、Ｎ＝ＧｘｎｘＬＨＶｘ（１−ｒ　　　）　　　１
８１但し、Ｇは９気流量である。

タービンの流童特！！、を与える常数ＩＣ１＝Ｑへカ。

を（８）弐に組合せて ここで、次の変数αを定義する ａＤ式によりａｅ式金書き換えると せるので、 すなわち、αはＬＨＶ、　Ｏ，およびＣが一定であるの
で、燃空比ｎを代表するのである。一方、００式におい
て、にｉ　、　Ｐ、　、　ＬＨＶはほぼ一定償であるの
でαは　　　　　　と二 ＬＧＩＣＮ／Ｐ２（１−ｒ　　　） の関数と−ゝ・と址 なお、ＴＸｒ　　　を一定とした場合の誤差は、Ｔ、＝
　２６０〜３１０’Ｋ　、　ｒ＝１３〜１０の変動があ
るとして、実際の計算を行なうと、αは１：１．０５１
（ｎ＝０．０２とする〕となり、実用上充分な精度で、
常数として扱えることがわかる。

効果 本発明方法によれば、ガスタービン燃焼器内の燃焼部分
の燃空比を、燃・１ｔ８器内でのＮＯ！発生をできるだ
け低くなるよう、かつ安定燃焼が行なわれるように、制
御するに当り、燃・暁器車室円窒気王力と発電機出力と
を計測し演算して制御することにより、その出力および
出力は共に測定精度、応答性、測定の信頼性に優れてい
るので、精度信頼性共に優れた制御ｆｔ寿ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバイパス斧制御方法を示す流れ図
、第２図は本発明方法の作用を説明するための図、第３
図は本発明方法の対象となるバイパス升をそなえたガス
タービン燃焼器の例を示す断面図である。 １φ・パイロット燃料入口、２・０パイロツト燃料噴射
ノズル、３・・パイロット燃焼筒、４・・主燃焼筒、５
・・燃焼器車室、６・・咀筒、７・・ターヒン靜彌、８
・−バイパス突気エルボ、９・・バイパス升、１０・・
バイパス升作切機構、１１・・デフユーザ、１２φ・圧
縮空気、１３・・バイパス空気、１４・嗜発ｔ１ａ出力
の入力装置、１５・・懲゛；尭器車室内φ気圧力の入力
装置、１６・嘲関数発生装置、１７＠・演痒装置、１８
・・関数設定装置、１９・・サーボモータ。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービン燃焼器の車室内空気圧力Ｐ＿２と発電機出
   力Ｌ＿Ｇ＿Ｅ＿Ｎとを計測し、前記空気圧力Ｐ＿２をも
   とに関数Ｆ（Ｐ＿２）を発生させ、この関数Ｆ（Ｐ＿２
   ）と前記発電機出力Ｌ＿Ｇ＿Ｅ＿Ｎとの比α＝Ｌ＿Ｇ＿
   Ｅ＿Ｎ／Ｆ（Ｐ＿２）を演算し、その比に対応したバイ
   パス弁開度を設定し、この設定弁開度でバイパス弁の開
   度を制御する、ガスタービン燃焼器バイパス弁制御方法
   。