JPS63143339A - 2種類の燃料を使用するガスタ−ビンの燃料切替装置 - Google Patents

2種類の燃料を使用するガスタ−ビンの燃料切替装置

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JPS63143339A
JPS63143339A JP28897686A JP28897686A JPS63143339A JP S63143339 A JPS63143339 A JP S63143339A JP 28897686 A JP28897686 A JP 28897686A JP 28897686 A JP28897686 A JP 28897686A JP S63143339 A JPS63143339 A JP S63143339A
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庸正 西嶋
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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2種類以上の燃料を使用するガスタービンで負
荷運転中に発熱量の曳動しやすい燃料を使用する場合に
負荷変動を抑制し得るように改良したガスタービンに関
するものである。
〔従来の技術〕
ガスタービンは、各種の気体燃料、液体燃料が用いられ
1次に述べるような場合には2種類の燃料を切り替えて
供給する必要がある。
(i)、液体燃料と気体燃料との共用及び混焼(ガスと
軽油等) (ii)、異種の気体燃料の共用及び混焼(天然ガスと
プロパン等) (市)、高揮発性燃料(ナフサ等)の為の起動用燃料(
軽油等)の必要性による燃料切替 (〜)、難着火性燃料(石炭ガス等)の為の起動用燃料
(軽油等)の必要性による燃料切替このような必要性に
おける燃料切替は、従来技術においては次の如〈実施さ
れていた。第2図に従来技術における制御系統を示す6 今、燃料Aで運転していたものを燃料Bに切替える場合
で説明する。
切替開始前は燃料流量設定信号2に対応した燃料A7が
、流量制御器5で制御されながら燃焼器10に噴射され
、圧縮機9で昇圧された燃焼空気とともに燃焼され、タ
ービン11に導入されて、熱エネルギを回転エネルギに
変換し1発電機6を駆動し、電力を発生している。この
状態で燃料A7から燃料B8へ切替操作した場合、燃料
分配器3において1時間とともに燃料Bを増加させ、燃
料Aを減少させる信号を発生させる。この信号は、燃料
Aと燃料Bとを制御している制御器5へ与えられ、信号
に対応した燃料流量となるようになっている。この精度
を確保する為に燃料A、燃料Bの系統にはそれぞれ流量
測定器4を設けてあり、各実流量信号を比較器12.比
較器13にフィードバック信号として与えている。分配
器3では、切替期間中、燃料Aと燃料Bとの合計流量が
。
燃料流量設定信号に等しくなるよう、F=F^十FBの
関係で制御し続けられる。
燃料流量設定信号は、切替直前の値が切替期間を通して
同一値として与えられる。
上記は代表的な切替手順であるが、前述の燃料切替を行
う場合、適用燃料の如何によって、以下のような特記事
項が必要とされる。
(イ)、流量制御器5は、制御弁として図示されている
がその他制御装置にも置き換え得ること。
(ロ)、フィードバックの流量信号は、弁ストローク等
、間接的に流量を検知できるものであっても良いこと。
(ハ)、燃料分配器の分配率と時間との関係は必ずしも
直線的でなく、F=FA+FBとなるような機器側要求
に応じた関係でさえあれば良いこと。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上に述べた従来技術においては、燃料の切替に関して次
のような必要がある。
(a)、燃料切替制御の基本は、切替の全期間を通して
、燃料Aによる入熱と燃料Bによる入熱との合計が一定
である必要がある。
(b)、従来技術は基本的には、流量制御であるから、
燃料Aと燃料Bとの流量和を一定としている。これは、
燃料Aと燃料Bの発熱量が既知であり、かつ、発熱量の
変動が生じない場合には問題なく適用できる。しかし、
燃料発熱量の偏差が大きな燃料又は時間的な発熱量変動
を有する燃料を切替える場合には、切替時に負荷変動を
生ずることになる。又、発熱量変動が著しい場合には切
替時に燃焼不安定が生じ1例えば、失火等のトラブルを
起こす危険性がある。
(C)、燃料Bが設定発熱量に対して大きな偏差をもっ
て供給された場合を例にとって上記を具体的に説明する
。(このことは燃料A又は燃料Bに偏差が生じた場合の
みならず、燃料A及び燃料B共に偏差が生じた場合にも
同様に説明し得る。) 第3図は、燃料Bの発熱量が設定通りに供給された場合
を示す。本図の下l1l(流量切替率)に示す如く燃料
Aの流量を漸減せしめるとともに燃料Bの流量を漸増せ
しめて、その流量和を一定に保つと、本第3図の上欄(
エネルギ%)の如く、エネルギ総和は設定値の如くにな
る。
本発明において発熱量とは単位量の燃料の発熱量(Ca
 Q / cc )を言い、これに体積を乗じた総発熱
量は(ガスタービンの入熱に相当するものとして)入熱
量という。
第4図は燃料Bの発熱量が設定値よりも小さかつた場合
を示し、燃料A→同Bの切替に伴ってエネルギ総和は設
定値よりも低下する。
第5図は燃料Bの発熱量が設定値に比して時間と共に変
化する場合を示し、エネルギ総和は設定値に比して、時
間と共に変化する。
上述の如く切替の期間中にエネルギの総和は、図示の1
→2に移動し、入熱量は切替前後で変化するから、結局
、ガスタービン負荷はその偏差に応じて変化することに
なる。発熱量が時間的に変化する場合も同様にして負荷
変動が発生する。
以上の如く、従来技術では1発熱量が設定値に比して変
化する場合にはその偏差分だけ入熱の変化、即ち、負荷
の変化が生じるという問題を有する。
近年のエネルギ多様化の退勢から、ガスタービン用燃料
もかなりの広範囲のものを使用できることが要求されて
おり、従来技術の改善が急務となって来ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術においては燃料切替時の制御は燃料流量一定と
するものであり、燃料の発熱量の変動は即、入熱の変動
となり、結果としてガスタービン出力の変動となった。
本発明の目的は、燃料切換時の制御について、各燃料の
流量のみでなく1発熱量をも考慮に入れて各燃料の入熱
量を一定ならしめるように燃料切替時の入熱の補正を行
ない、切替時の負荷変動を抑制し得る燃料切替装置を提
供しようとすることにある。
c問題点を解決するための手段〕 上記目的はガスタービンの燃料切替時、設定発熱量に対
して、実測発熱量で修正し、これを修正フィードバック
信号として、燃料流量設定信号と比較して、各燃料を制
御することにより達成される。
上述の原理を実用面に適用するための具体的構成として
、本発明に係るガスタービン燃料切替装置は、A、82
種類の燃料をそれぞれ供給する2系統の燃料系Aと燃料
系Bとを備えると共に、燃料系A上に流量測定器(4A
)と、流量制御器(5A)とを設け、燃料系B上に流量
測定器(4B)と流量制御器(5B)とを設け、かつ、
燃料分配器(3)から発せられる流量制御器(5A)の
制御用出力信号(16A)を流量測定器(4A)のフィ
ードバック信号で補正すると共に、燃料分配器(3)か
ら発せられる流量制御器(5B)の制御用出力信号(1
6B)を流量測定器(4B)のフィードバック信号で補
正するガスタービンの燃料切替装置において、燃料系A
に発熱量測定器(1A)を、燃料系Bに発熱量測定器(
1B)をそれぞれ設けると共に1発熱量測定器(1A)
からの発熱量信号(HA)と設定発熱量HAOとの比に
よって流量測定器(4A)からの流量信号(FM^)を
補正した流量フィードバック信号(15A)を比較信号
として燃料分配器(3)の制御出力信号(16A)を補
正する比較器(12)を設け、一方1発熱量測定器(1
B)からの発熱量信号Haと設定発熱量(HBO)との
比によって流量測定器(4B)からの流量信号(FM^
)を補正した流量フィードバック信号(15B)を比較
信号として燃料分配器(3)の制御出力信号(16B)
を補正する比較器(13)を設けたことを特徴とする。
〔作用〕
燃料流量設定信号は切替期間を通じて一定値であり、燃
料による入熱の変化があった場合1発電機の出力変化と
して現われる。
この為、燃料による入熱、即ち発熱量を実測し設定発熱
量と比較し、その偏差を修正フィードバック信号として
使用し、燃料流量制御することで燃料切替時の負荷変動
を無くすことができる。
〔実施例〕
第1図に本発明に係る燃料切替装置の1実施例を示す。
第2図に示した従来例との相違は以下の通りである。
(I)、各燃料系統に、発熱量測定器1を設け、各燃料
の発熱量を測定し、初期設定発熱量と比較する。1Aは
燃料系A用の発熱量測定器であり、1Bは燃料系B用の
発熱量測定器である。
(■)、この比較での偏差信号を各燃料系統の流量測定
器4からのフィードバック信号に演算させ、修正フィー
ドバック信号(即ち、突入熱となる)として各比較器に
与える。4Aは燃料系A用の流量測定器であり、4Bは
燃料系B用の流量測定器である。
各比較器12.13以降の制御機構の構成9機能は第1
図の従来技術の場合と同様である。
本発明を実施する場合、次のように構成することが出来
る。
(−)、流量制御器5は、制御弁として図示されている
が、その他制御機器にも置き換えられること。
(ニ)、フィードバックの流量信号は、弁ストローク等
1間接的に流量を検知できるものであっても良いこと。
(三)、燃料分配器の分配率と時間の関係は必ずしも直
線的でなく、F=F^十FBとなるような機器側要求に
応じた関係であれば良いこと。
従来技術においては燃料流量のみの切換比率制御方式を
とっている為、発熱量偏差分だけ入熱に偏差を生じ、こ
れが負荷変動を生ぜしめていたという欠点を排除するた
め本発明の装置は上記実施例の如く、切替時の燃料流量
制御に追加して、発熱量に基づく補正を行うことにより
、入熱の偏差を抑制し、負荷変動を無くそうとするもの
である。
燃料Bとして設定値より高い発熱量の燃料が供給された
場合の本実施例による切替時の推移を図示すると第6図
のようになる。
切替動作を開始し、設定切替比に応じて、F^。
FBの燃料比率により流量分割を進めて行くが、その際
、燃料Bの発熱量(実測値)Hs(第1図参照)が、初
期設定値Haoよりも高い場合は、設定流量FBをその
まま流せば、燃料B側の入熱が設定値よりも大きくなり
、負荷変動を生じるので、HB/Haoのバイアスをフ
ィードバック系統に掛けてやることにより、実際の燃料
流量を1発熱量比率により補正し、入熱を設定レベルに
抑制することが可能になる。
この制御方式では、設定流量比と、実際の流量片は、第
6図に示す如く発熱量偏差に応じて、差異を生ずること
になる。
燃料Bのみならず、mF4Aの発熱量に偏差を生じた場
合、又は、燃料A又は燃料Bの発熱量が共に偏差を生じ
た場合も、第6図と同様に負荷変動を抑制できる。
更に切替途中で発熱量の時間的(時間に伴う)変動が生
じた場合も本実施例の装置により切替時の負荷変動を抑
制することができる。第7図にこの場合を示す。
本実施例の装置による上述の制御方法を更に発展させて
、燃料流量設定信号Foを燃料切替中に固定する代りに
可変とすることも可能である。即ち、燃料流量設定信号
Fo’ として、例えば、Fo’ :Fo+f (切替
時間) の関係を設定してやれば、燃料切替を行ないながら同時
に入熱を変動なく上昇又は下降させることも可能となる
。
又、本発明装置の他の使用方法として、燃料切替期間中
に発熱量変動が生じないことが予め解っている場合には
、発熱量測定は連続測定の必要はなく、ある時点(例え
ば切替前)での測定値を入力しておけば良い。
以上の如く、本発明により、従来の燃料切替方式の欠点
は全く解消し、発熱量が変動する燃料においても、負荷
変動の無い切替制御が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃料切替時の負荷変動を抑制できるの
で、安定した制御系統を構成することができるとともに
、運転の信頼性の向上が図れ、また、急激な負荷変動が
無いことによるガスタービン部品寿命の延長を期待し得
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例における燃料切替制御系統図
である。第2図は従来技術における燃料切替制御系統図
である。第3図は従来技術における発熱量変動なし時の
切替状態を示す図表、第4図は同じく発熱量が設定値よ
りも低い場合の切替状態を示す図表、第5図は同じく発
熱量が時間的に変化する場合の切替状態を示す図表であ
る。第6図及び第7図はそれぞれ本発明の実施例におけ
る作用、効果を説明する為の図表で、第6図は発熱量が
設定値よりも高い場合を示し、第7図は切替途中で発熱
量の変動が生じた場合を示してb)る。 1・・・発熱量測定器、1A・・・燃料A用の発熱量測
定器、1B・・・燃料B用の発熱量測定器、4・・・流
量測定器、4A・・・燃料A用の流量測定器、4B・・
・燃料B用の流量測定器、16A・・・燃料A用の燃料
分配器出力信号、16B・・・燃料B用の燃料分配器出
力信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、A、B2種類の燃料をそれぞれ供給する2系等の燃
    料系Aと燃料系Bとを備えると共に、燃料系A上に流量
    測定器(4A)と、流量制御器(5A)とを設け、燃料
    系B上に流量測定器(4B)と流量制御器(5B)とを
    設け、かつ、燃料分配器(3)から発せられる流量制御
    器(5A)の制御用出力信号(16A)を流量測定器(
    4A)のフィードバック信号で補正すると共に、燃料分
    配器(3)から発せられる流量制御器(5B)の制御用
    出力信号(16B)を流量測定器(4B)のフィードバ
    ック信号で補正するガスタービンの燃料切替装置におい
    て、燃料系Aに発熱量測定器(1A)を、燃料系Bに発
    熱量測定器(1B)をそれぞれ設けると共に、発熱量測
    定器(1A)からの発熱量信号(H_A)と設定発熱量
    H_A_Oとの比によつて流量測定器(4A)からの流
    量信号(F_M_A)を補正した流量フィードバック信
    号(15A)を比較信号として燃料分配器(3)の制御
    出力信号(16A)を補正する比較器(12)を設け、
    一方、発熱量測定器(1B)からの発熱量信号H_Bと
    設定発熱量(H_B_O)との比によつて流量測定器(
    4B)からの流量信号(F_M_B)を補正した流量フ
    ィードバック信号(15B)を比較信号として燃料分配
    器(3)の制御出力信号(16B)を補正する比較器(
    13)を設けたことを特徴とする、2種類の燃料を使用
    するガスタービンの燃料切替装置。
JP28897686A 1986-12-05 1986-12-05 2種類の燃料を使用するガスタ−ビンの燃料切替装置 Expired - Lifetime JPH076416B2 (ja)

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