JPS63201328A - ガスタ−ビンの制御装置 - Google Patents
ガスタ−ビンの制御装置Info
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- JPS63201328A JPS63201328A JP3234587A JP3234587A JPS63201328A JP S63201328 A JPS63201328 A JP S63201328A JP 3234587 A JP3234587 A JP 3234587A JP 3234587 A JP3234587 A JP 3234587A JP S63201328 A JPS63201328 A JP S63201328A
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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。
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〕
この発明は、熱交換器とバリアブルノズル(可変案内翼
)を有する2軸ガスタービンの制御装置に関する。
)を有する2軸ガスタービンの制御装置に関する。
従来、この種のガスタービンを急加速時のサージングを
回避し、タービン前温度のオーバーヒートを防止して円
滑な運転を行うための制御装置として、例えば第6図に
示すようなものがある(実公昭61−20265号公報
参照)。
回避し、タービン前温度のオーバーヒートを防止して円
滑な運転を行うための制御装置として、例えば第6図に
示すようなものがある(実公昭61−20265号公報
参照)。
これを簡単に説明すると、1はガス発生機のコンプレッ
サ、2はコンプレッサ1とガス発生機軸3によって連結
されたコンプレッサタービン、4はパワータービン、5
は再熱用の熱交換器、6は燃焼器、7は燃料調整弁、8
は燃料調整弁駆動装置、9は燃料ポンプ、10はバリア
ブルノズル。
サ、2はコンプレッサ1とガス発生機軸3によって連結
されたコンプレッサタービン、4はパワータービン、5
は再熱用の熱交換器、6は燃焼器、7は燃料調整弁、8
は燃料調整弁駆動装置、9は燃料ポンプ、10はバリア
ブルノズル。
11はバリアブルノズル駆動機構、12はパワータービ
ン4によって駆動される発電機等の負荷である。
ン4によって駆動される発電機等の負荷である。
さらに、13はアクセルペダル、14はガス発生機軸3
の目標回転数設定器、15はガス発生機軸回転数検出器
、16はパワータービン回転数検出器、17はコンプレ
ッサタービン入口ガス温度検出器、18はコントローラ
、19はガス発生機軸の回転数に応じてコンプレッサタ
ービン2の入口ガス温度の目標値を設定する目標温度設
定部。
の目標回転数設定器、15はガス発生機軸回転数検出器
、16はパワータービン回転数検出器、17はコンプレ
ッサタービン入口ガス温度検出器、18はコントローラ
、19はガス発生機軸の回転数に応じてコンプレッサタ
ービン2の入口ガス温度の目標値を設定する目標温度設
定部。
20は制御信号演算部、21.22はコンバータ。
ATは大気、EXは排気である。
ここで、第6図乃至第8図において用いた記号の意味を
以下に記す。
以下に記す。
N GO5ET :定常運転時のガス発生機軸(コン
プレッサタービン軸)回転数の目標値 Ncc :ガス発生機軸回転数の検出値Npr
:パワータービン回転数の検出値T7 :コンプ
レッサタービン入口ガス温度TV gEF :定常運
転時のコンプレッサタービン入口ガス温度の目標値 Gf :燃料流量指示値 GfREF:定常運転時の燃料流量計画線Gfmax:
急加速時のオーバヒート、サージング防止のための燃料
流量 Gfmin:急減速時の吹き消え防止のための燃料流量 ΔOvN :バリアブルノズル開度指示値(設計点開度
からの変化分) 第6図に示したガスタービンの制御装置におけるコント
ローラ18は、定常運転時においてアクセルペダル13
と目標回転数設定器14によって設定されるガス発生機
軸回転数の目標値NGGSETと、回転数検出器15に
よって検出されるガス発生機軸回転数の検出値(以下単
に「ガス発生機軸回転数」という)NGOと1回転数検
出器16によって検出されるパワータービン回転数NF
Tと、温度検出器17によって検出されるコンプレッサ
タービン入口ガス温度T7とから、制御信号演算部20
が燃料流量指示値Ofとバリアブルノズル開度指示値Δ
θVNとを算出して出力する。
プレッサタービン軸)回転数の目標値 Ncc :ガス発生機軸回転数の検出値Npr
:パワータービン回転数の検出値T7 :コンプ
レッサタービン入口ガス温度TV gEF :定常運
転時のコンプレッサタービン入口ガス温度の目標値 Gf :燃料流量指示値 GfREF:定常運転時の燃料流量計画線Gfmax:
急加速時のオーバヒート、サージング防止のための燃料
流量 Gfmin:急減速時の吹き消え防止のための燃料流量 ΔOvN :バリアブルノズル開度指示値(設計点開度
からの変化分) 第6図に示したガスタービンの制御装置におけるコント
ローラ18は、定常運転時においてアクセルペダル13
と目標回転数設定器14によって設定されるガス発生機
軸回転数の目標値NGGSETと、回転数検出器15に
よって検出されるガス発生機軸回転数の検出値(以下単
に「ガス発生機軸回転数」という)NGOと1回転数検
出器16によって検出されるパワータービン回転数NF
Tと、温度検出器17によって検出されるコンプレッサ
タービン入口ガス温度T7とから、制御信号演算部20
が燃料流量指示値Ofとバリアブルノズル開度指示値Δ
θVNとを算出して出力する。
この制御信号演算部20の出力を、コンバータ21.2
2によってそれぞれ燃料調整弁駆動装置8及びバリアブ
ルノズル駆動機構11の操作信号に変換して、燃焼器6
へ供給する燃料流量及びバリアブルノズル10の角度を
制御する。
2によってそれぞれ燃料調整弁駆動装置8及びバリアブ
ルノズル駆動機構11の操作信号に変換して、燃焼器6
へ供給する燃料流量及びバリアブルノズル10の角度を
制御する。
そして、急加速時のオーバヒート及びサージングの防止
と、急減速時の吹き消え防止のための空燃比維持を目的
として、燃料流量Ofは第8図に示すようにGfwaX
線(燃料流量の上限線)とG fmin線(燃料流量の
下限線)の間の範囲内に制限される。
と、急減速時の吹き消え防止のための空燃比維持を目的
として、燃料流量Ofは第8図に示すようにGfwaX
線(燃料流量の上限線)とG fmin線(燃料流量の
下限線)の間の範囲内に制限される。
また、ガス発生機軸回転数NGGとパワータービン回転
数NPTの過回転防止のため、コンプレッサタービン入
口ガス温度が、第7図に示すようにガス発生機軸回転数
NGGによって定まるコンプレッサタービン入口ガス温
度目標値T 7 RE Fの温度計画線に沿って制御さ
れる。
数NPTの過回転防止のため、コンプレッサタービン入
口ガス温度が、第7図に示すようにガス発生機軸回転数
NGGによって定まるコンプレッサタービン入口ガス温
度目標値T 7 RE Fの温度計画線に沿って制御さ
れる。
しかしながら、このような従来のガスタービンの制御装
置にあっては、エンジン出荷時に定めたN GG −G
fmaxの関係からだけでサージングを回避するよう
にしていたため、次のような問題点があった。
置にあっては、エンジン出荷時に定めたN GG −G
fmaxの関係からだけでサージングを回避するよう
にしていたため、次のような問題点があった。
■バリアブルノズル角度0vi1が変化した際に、それ
を考慮した制御ができないため、ガスタービンの運転点
がサージング線を超えて運転不能領域に入る条件変化を
考慮して、過度に安全側の設定にならざるを得ない。
を考慮した制御ができないため、ガスタービンの運転点
がサージング線を超えて運転不能領域に入る条件変化を
考慮して、過度に安全側の設定にならざるを得ない。
■熱交換器の動特性を考慮した制御ができないため、そ
の分過度に安全側に設定しなければならない。
の分過度に安全側に設定しなければならない。
■回転蓄熱式熱交換器を使用した場合の洩れ状態の変化
を考慮した制御ができないため、やはり過度に安全側に
なったり、圧縮空気が多く洩れた場合には過度にガス温
度が上昇して危険になったりする。
を考慮した制御ができないため、やはり過度に安全側に
なったり、圧縮空気が多く洩れた場合には過度にガス温
度が上昇して危険になったりする。
これらの問題点について、以下さらに詳細に説明する。
第6図の2軸ガスタービンは、コントローラ18によっ
て、第7図に示したガス発生機軸3の回転数1’Jca
とコンプレッサタービン2の入口ガス温度目標値TvR
EFとの関係を守るように制御されるが、制御信号演算
部20は同時にガス発生機軸回転数についても目標値N
GO5ETに沿った制御をしなければならないため、急
加速時には第7図の関係はほとんど保たれなくなる。
て、第7図に示したガス発生機軸3の回転数1’Jca
とコンプレッサタービン2の入口ガス温度目標値TvR
EFとの関係を守るように制御されるが、制御信号演算
部20は同時にガス発生機軸回転数についても目標値N
GO5ETに沿った制御をしなければならないため、急
加速時には第7図の関係はほとんど保たれなくなる。
この急加速時におけるガスタービンの運転点の動きをコ
ンプレッサマツプ上で見たのが第9図であり、コンプレ
ッサタービン入口ガス温度の検出値T7の変化で見たの
が第10図である。
ンプレッサマツプ上で見たのが第9図であり、コンプレ
ッサタービン入口ガス温度の検出値T7の変化で見たの
が第10図である。
なお、第9図における記号の意味は次のとうりである。
πC:コンプレッサ圧力比
Pエ :コンプレツサ入口圧力
P2:コンプレッサ出口圧力
GcI:コンプレッサ修正空気流量
Gc :コンプレツサ空気流量
T□ :コンプレッサ入口温度
Poo:標準圧力
Too:標準温度
これらの図かられかるように、運転点はサージ領域に近
づき、時にはサージ領域に入る。また。
づき、時にはサージ領域に入る。また。
コンプレッサタービン入口ガス温度T7はオーバシュー
トして、時にはコンプレッサタービン2の耐熱限界温度
を越えてしまう恐れがある。
トして、時にはコンプレッサタービン2の耐熱限界温度
を越えてしまう恐れがある。
これを防ぐために、第8図に示したように燃料流量に上
限(G fmax)を設けていた。
限(G fmax)を設けていた。
しかし、このようにしても、ある運転状態では安全側過
ぎるが、ある運転状態ではサージに入る危険があるとい
った概略の制御しかできない。
ぎるが、ある運転状態ではサージに入る危険があるとい
った概略の制御しかできない。
すなわち、バリアブルノズル角度について何も考慮して
いなかったが、実際にはバリアブルノズル10の角度が
変化するとサージに入る際の燃料流量が変化する。
いなかったが、実際にはバリアブルノズル10の角度が
変化するとサージに入る際の燃料流量が変化する。
第11図はこの関係を、ガス発生機軸修正回転数Naa
−<=(下筋7ゴτ・N GO)とサージに入る修正燃
料流量Oft (= Poo/P、 q ・Of )と
バリアブルノズル角度θVMの関係で示したものである
。
−<=(下筋7ゴτ・N GO)とサージに入る修正燃
料流量Oft (= Poo/P、 q ・Of )と
バリアブルノズル角度θVMの関係で示したものである
。
この図から明らかなように、バリアブルノズルを閉じる
(OvNを小さくする)と開いた状態の時よりサージに
入る修正燃料流量Of−が減少し、その減少分は多いと
ころでは10%近くにもなるそのため、バリアブルノズ
ルを開いた状態での修正燃料流量Of−を限界燃料流量
GfLimitとして設定すると、バリアブルノズルを
閉じた時にサージ領域に入ってしまう。
(OvNを小さくする)と開いた状態の時よりサージに
入る修正燃料流量Of−が減少し、その減少分は多いと
ころでは10%近くにもなるそのため、バリアブルノズ
ルを開いた状態での修正燃料流量Of−を限界燃料流量
GfLimitとして設定すると、バリアブルノズルを
閉じた時にサージ領域に入ってしまう。
そこで、限界燃料流量GfLimitはバリアブルノズ
ルを閉じた状態での修正燃料流量Of−で設定しなけれ
ばならないため、バリアブルノズルを問いた状態での運
転時には安全側すぎる運転となって、ガスタービン1の
性能を十分に出しきることができないという問題点があ
った。
ルを閉じた状態での修正燃料流量Of−で設定しなけれ
ばならないため、バリアブルノズルを問いた状態での運
転時には安全側すぎる運転となって、ガスタービン1の
性能を十分に出しきることができないという問題点があ
った。
次に問題となるのが、熱交換器の動特性である。
第6図のガスタービンは、コンプレッサ2から出た高圧
空気を熱交換器5と燃焼器6を通して加熱するが、その
温度上昇は燃料によるものよりも熱交換器によるものの
方が大きいという場合も多々ある。この熱交換器の熱容
量の影響による燃焼器入口温度の応答遅れが問題である
。
空気を熱交換器5と燃焼器6を通して加熱するが、その
温度上昇は燃料によるものよりも熱交換器によるものの
方が大きいという場合も多々ある。この熱交換器の熱容
量の影響による燃焼器入口温度の応答遅れが問題である
。
例えば、高いコンプレッサタービン入口温度でガスター
ビンを運転中に急減速し、そこから急加速をしたような
場合には、熱交換器の温度が下がりきっていない点から
の加速となり、定常運転点からの加速に比べて少ない燃
料量でサージに入ってしまう。
ビンを運転中に急減速し、そこから急加速をしたような
場合には、熱交換器の温度が下がりきっていない点から
の加速となり、定常運転点からの加速に比べて少ない燃
料量でサージに入ってしまう。
さらに、熱交換器からの洩れの変化も問題であり、洩れ
が増加した場合にはサージに入る燃料量は増加するが、
洩れが減少した場合にはサージに入る燃料量が減少する
。
が増加した場合にはサージに入る燃料量は増加するが、
洩れが減少した場合にはサージに入る燃料量が減少する
。
そして、回転蓄熱式熱交換器のコアとシールがなじんで
当たりが出てくると洩れが減少するため、ガスタービン
の運転途中に洩れが減少することも考えられ、その場合
、当初設定していた値よりも少ない燃料量でサージに入
ってしまう可能性がある。
当たりが出てくると洩れが減少するため、ガスタービン
の運転途中に洩れが減少することも考えられ、その場合
、当初設定していた値よりも少ない燃料量でサージに入
ってしまう可能性がある。
この発明は、このような従来の問題点を解決することを
目的とする。
目的とする。
この発明によるガスタービンの制御装置は、上記の問題
点を解決するため、熱交換器とバリアブルノズルを有し
、定常運転時のガス発生機軸回転数の目標値NGGSE
T及び検出値NGGとパワータービン回転数NFTとガ
ス発生機のコンプレッサタービン入口ガス温度T7とか
ら燃料流量指示値Ofとバリアブルノズル開度指示値Δ
OVMを算出して燃料流量及びバリアブルノズル角度を
制御するコントローラを備えた2軸ガスタービンにおい
て、ガス発生機のコンプレッサ入口、温度T1及び入ロ
圧力Pユをそれぞれ検出する手段と、熱交換器の空気側
出口温度T4を検出する手段と、バリアブルノズル角度
θVlを検出する手段と、熱交換器からの洩れ状態を検
出する手段と、ガス発生機軸回転数の検出値N(Aと上
記各手段によって検出されるコンプレッサ入口温度T工
及び圧力P1.熱交換器の空気側量ロ温度T4.バリア
ブルノズル角度aVl+及び熱交換器からの洩れ状態と
から、サージングに入らずしかもコンプレッサタービン
入口温度が耐熱限界温度を越えない限界燃料流量値Gf
Li&Ii丁を算出する演算装置と、上記コントローラ
によって算出された燃料流量指示値Gfと上記演算装置
によって算出された限界燃料流量値G fLiMi7と
を比較して小さい方を出力する手段とを設け、 該手段の出力によって燃料流量を制御するようにしたも
のである。
点を解決するため、熱交換器とバリアブルノズルを有し
、定常運転時のガス発生機軸回転数の目標値NGGSE
T及び検出値NGGとパワータービン回転数NFTとガ
ス発生機のコンプレッサタービン入口ガス温度T7とか
ら燃料流量指示値Ofとバリアブルノズル開度指示値Δ
OVMを算出して燃料流量及びバリアブルノズル角度を
制御するコントローラを備えた2軸ガスタービンにおい
て、ガス発生機のコンプレッサ入口、温度T1及び入ロ
圧力Pユをそれぞれ検出する手段と、熱交換器の空気側
出口温度T4を検出する手段と、バリアブルノズル角度
θVlを検出する手段と、熱交換器からの洩れ状態を検
出する手段と、ガス発生機軸回転数の検出値N(Aと上
記各手段によって検出されるコンプレッサ入口温度T工
及び圧力P1.熱交換器の空気側量ロ温度T4.バリア
ブルノズル角度aVl+及び熱交換器からの洩れ状態と
から、サージングに入らずしかもコンプレッサタービン
入口温度が耐熱限界温度を越えない限界燃料流量値Gf
Li&Ii丁を算出する演算装置と、上記コントローラ
によって算出された燃料流量指示値Gfと上記演算装置
によって算出された限界燃料流量値G fLiMi7と
を比較して小さい方を出力する手段とを設け、 該手段の出力によって燃料流量を制御するようにしたも
のである。
このように構成したガスタービンの制御装置によれば、
バリアブルノズル角度OVNの変化を考慮すると共に、
コンプレッサ入口温度T1と入ロ圧力Pユ及び熱交換器
の空気側出口温度T4により熱交換器の動特性を、さら
に熱交換からの洩れ状態をも考慮して、演算装置がサー
ジングに入らずしかもコンプレッサタービン入口温度が
耐熱限界を越えない限界燃料流量値GfLiMiTを算
出し、コントローラが従来と同様に算出する燃料流量指
示値Gfがこれを越える場合には、燃料流量を制御する
出力をこの限界燃料流量値Gf1iMiTに制限するの
で、燃料流量を安全側に設定しすぎる必要がなく、定常
運転状態ではガスタービンの性能を十分に出しきること
ができ、しかも急加速時にもサージングを起したりコン
プレッサタービン入口温度が耐熱限温度を越えるような
ことはない。
バリアブルノズル角度OVNの変化を考慮すると共に、
コンプレッサ入口温度T1と入ロ圧力Pユ及び熱交換器
の空気側出口温度T4により熱交換器の動特性を、さら
に熱交換からの洩れ状態をも考慮して、演算装置がサー
ジングに入らずしかもコンプレッサタービン入口温度が
耐熱限界を越えない限界燃料流量値GfLiMiTを算
出し、コントローラが従来と同様に算出する燃料流量指
示値Gfがこれを越える場合には、燃料流量を制御する
出力をこの限界燃料流量値Gf1iMiTに制限するの
で、燃料流量を安全側に設定しすぎる必要がなく、定常
運転状態ではガスタービンの性能を十分に出しきること
ができ、しかも急加速時にもサージングを起したりコン
プレッサタービン入口温度が耐熱限温度を越えるような
ことはない。
〔実 施 例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す第6図と同様な2軸
ガスタービンとその制御装置の構成図である。なお、第
6図と同じ部分には同一符号を付してあり、それらの説
明は省略する。
ガスタービンとその制御装置の構成図である。なお、第
6図と同じ部分には同一符号を付してあり、それらの説
明は省略する。
この実施例において新らたに設けたのは、熱交換器5の
空気側出口温度T4を検出する熱交換器空気側出口温度
検出器30と、バリアブルノズル10の角度1)vgを
検出するバリアブルノズル角度検出器31と、コンプレ
ッサ1の入口圧力P1と入口温度T1をそれぞれ検出す
るコンプレッサ入口圧力検出器32及びコンプレッサ入
口温度検出器33と、熱交換器5の洩れ状態として洩れ
率α′ (熱交換器5から洩れ出る空気量とコンプレッ
サ1の通過空気量との比)を算出する洩れ率演算装置3
4と、限界燃料流量値GfliMiTを算出する限界燃
料流量演算袋W135と、コントローラ18から出力さ
れる燃料流量指示値Ofと上記限界燃料流量値GL1i
Mi7とを比較して小さい方を出力する比較出力装置3
6である。
空気側出口温度T4を検出する熱交換器空気側出口温度
検出器30と、バリアブルノズル10の角度1)vgを
検出するバリアブルノズル角度検出器31と、コンプレ
ッサ1の入口圧力P1と入口温度T1をそれぞれ検出す
るコンプレッサ入口圧力検出器32及びコンプレッサ入
口温度検出器33と、熱交換器5の洩れ状態として洩れ
率α′ (熱交換器5から洩れ出る空気量とコンプレッ
サ1の通過空気量との比)を算出する洩れ率演算装置3
4と、限界燃料流量値GfliMiTを算出する限界燃
料流量演算袋W135と、コントローラ18から出力さ
れる燃料流量指示値Ofと上記限界燃料流量値GL1i
Mi7とを比較して小さい方を出力する比較出力装置3
6である。
そして、この比較出力装置236の出力信号をコンバー
タ21によって燃料調整弁駆動装置8の操作信号に変換
して、燃料ポンプ9から燃料調整弁7を介して燃焼I1
6に供給する燃料流量を制御する。
タ21によって燃料調整弁駆動装置8の操作信号に変換
して、燃料ポンプ9から燃料調整弁7を介して燃焼I1
6に供給する燃料流量を制御する。
洩れ率演算装置34はマイクロコンピュータ等によって
構成され、圧力検出器32と温度検出器33によって検
出されるコンプレッサ人口圧力P□と入ロ温度T8.ガ
ス発生機軸回転数検出器15によって検出されるガス発
生機軸回転数NGG+バリアブルノズル角度検出器31
によって検出されるバリアブルノズル角度θVN+及び
コンプレッサタービン入口ガス温度検出器17によって
検出されるコンプレッサタービン入口ガス温度T7とか
ら、第2図に示す洩れ率算出ルーチンの処理によって洩
れ率α′を算出する。
構成され、圧力検出器32と温度検出器33によって検
出されるコンプレッサ人口圧力P□と入ロ温度T8.ガ
ス発生機軸回転数検出器15によって検出されるガス発
生機軸回転数NGG+バリアブルノズル角度検出器31
によって検出されるバリアブルノズル角度θVN+及び
コンプレッサタービン入口ガス温度検出器17によって
検出されるコンプレッサタービン入口ガス温度T7とか
ら、第2図に示す洩れ率算出ルーチンの処理によって洩
れ率α′を算出する。
この洩れ率算出ルーチンでは、先ずガスタービンの運転
状態が定常状態か否かを判断する。
状態が定常状態か否かを判断する。
これは1例えば第3図(イ)に示すようにコンプレッサ
タービン入口ガス温度T7の検出値が変化したとすると
、その変化率T7が同図(ロ)に示すようにある範囲以
内の状態がある時間続けば、定常状態と判断する。
タービン入口ガス温度T7の検出値が変化したとすると
、その変化率T7が同図(ロ)に示すようにある範囲以
内の状態がある時間続けば、定常状態と判断する。
そして、定常状態でなければメインルーチンへリターン
し、定常状態であれば次にP□、’rl。
し、定常状態であれば次にP□、’rl。
NGGI OVM* Ttの検出値をそれぞれ読込む。
そして、ガス発生機軸修正回転数1’Jca拳を。
Nars =/T羽71τ・NGOの演算によって算出
する。
する。
次に、このガス発生機軸修正回転数NGG*とバリアブ
ルノズル角度θVMから、メモリに記憶している3次元
マツプを用いててSTDを求める。
ルノズル角度θVMから、メモリに記憶している3次元
マツプを用いててSTDを求める。
t 5TD= Tt STD/ Too であり、T
TSTOはある洩れ率αの時のコンプレッサタービン入
口ガス温度T7である。
TSTOはある洩れ率αの時のコンプレッサタービン入
口ガス温度T7である。
さらに、τ=T7/Tユを算出し、それからΔτ=τ−
τSTD を算出セする。
τSTD を算出セする。
そして、a’=f(ΔfsNGG”tθVl1)の関数
を演算して洩れ率α′を求め、それをn回分記憶した値
を平均してα′を算出する。
を演算して洩れ率α′を求め、それをn回分記憶した値
を平均してα′を算出する。
限界燃料流量演算袋W135もマイクロコンピュータ等
によって構成され(洩れ率演算装置34と同一のマイク
ロコンピュータを用いることができる)、コンプレッサ
入ロ圧力P工と入口温度T1゜ガス発生機軸回転数N
G G +バリアブルノズル角度θVI++熱交換器の
空気側出口温度T4.及び洩れ率演算装置34で算出さ
れた洩れ率α′とから、第5図に示すG fLiMiτ
算出ルーチンの処理によってサージングに入らずしかも
コンプレッサタービン入口温度が耐熱限界温度を越えな
い限界燃料流量値G fLiMi7を算出する。
によって構成され(洩れ率演算装置34と同一のマイク
ロコンピュータを用いることができる)、コンプレッサ
入ロ圧力P工と入口温度T1゜ガス発生機軸回転数N
G G +バリアブルノズル角度θVI++熱交換器の
空気側出口温度T4.及び洩れ率演算装置34で算出さ
れた洩れ率α′とから、第5図に示すG fLiMiτ
算出ルーチンの処理によってサージングに入らずしかも
コンプレッサタービン入口温度が耐熱限界温度を越えな
い限界燃料流量値G fLiMi7を算出する。
この限界燃料流量演算装置35の機能を、第4図に機能
ブロック図で示す。
ブロック図で示す。
これを第5図のフローチャートによる処理順序に従って
説明すると、先ずT x # P x # NGGp
OVNpT、の検出値をそれぞれ読込み、修正演算手段
40によってNGOとT□を用いて N GGll = (−宵η酊・NGOの演算を行なっ
て、ガス発生機軸修正回転数r’Jaa・を算出する。
説明すると、先ずT x # P x # NGGp
OVNpT、の検出値をそれぞれ読込み、修正演算手段
40によってNGOとT□を用いて N GGll = (−宵η酊・NGOの演算を行なっ
て、ガス発生機軸修正回転数r’Jaa・を算出する。
次に、このNGGI とバリアブルノズル角度OVNか
ら、演算手段41によってτLiMiTを算出する。
ら、演算手段41によってτLiMiTを算出する。
このτLiMirは、サージに入るコンプレッサタービ
ン入口ガス温度T7をTt LjMITとするとt 1
iIli7= T7Li11i7/ Too (Too
:標準温度)であり、θVllとNGG*の関数とし
て不揮発性メモリにテーブル(マツプ)を持っている。
ン入口ガス温度T7をTt LjMITとするとt 1
iIli7= T7Li11i7/ Too (Too
:標準温度)であり、θVllとNGG*の関数とし
て不揮発性メモリにテーブル(マツプ)を持っている。
演算手段41は、その時の0vlIとNGG*によりそ
のテーブルからτLiuirを読出す。あるいは、この
テーブルに代えて近似式によって算出するようにしても
よい。
のテーブルからτLiuirを読出す。あるいは、この
テーブルに代えて近似式によって算出するようにしても
よい。
このτLi1liTを補正手段42によって洩れ率の変
化によって補正する。すなわち、2次式(1−α)”/
(1−α′)2によって算出される値をτLiuitに
乗することによって補正する。
化によって補正する。すなわち、2次式(1−α)”/
(1−α′)2によって算出される値をτLiuitに
乗することによって補正する。
ここで、αはガスタービン出荷時の洩れ率であり、α′
は前述した洩れ率演算装置34によって算出された現在
の洩れ率である。なお、この補正はα及びα′の2次式
以上の多項式によって算出される値を乗することによっ
て行なうことができる。
は前述した洩れ率演算装置34によって算出された現在
の洩れ率である。なお、この補正はα及びα′の2次式
以上の多項式によって算出される値を乗することによっ
て行なうことができる。
一方、コンプレッサタービン入口の耐熱温度セット値T
7taiSE丁とコンプレッサ入口温度T、から、耐熱
温度算出手段43によって ttai=T7tai’3E丁/−T、 の演算を行
なって耐熱温度でtaiを算出する。
7taiSE丁とコンプレッサ入口温度T、から、耐熱
温度算出手段43によって ttai=T7tai’3E丁/−T、 の演算を行
なって耐熱温度でtaiを算出する。
この耐熱温度τtaiと補正手段42を経て補正された
τLivir(1−α)”/(1−α′)2とを、比較
出力手段44によって比較していずれか小さい方をτと
して出力し、乗算器45によってコンプレッサ入口温度
T8を乗じてT 、 LiMiTとする。
τLivir(1−α)”/(1−α′)2とを、比較
出力手段44によって比較していずれか小さい方をτと
して出力し、乗算器45によってコンプレッサ入口温度
T8を乗じてT 、 LiMiTとする。
他方、熱交換器の空気側出口温度T4をセンサ遅れ補償
手段4日によって(as + b) / (cs +
d)を乗じて補償する。
手段4日によって(as + b) / (cs +
d)を乗じて補償する。
そして、減算器47により、Tt LLMiTから補償
後のT4を引いて、熱煙器5での温度上昇分ΔT4−1
を算出する。
後のT4を引いて、熱煙器5での温度上昇分ΔT4−1
を算出する。
次に、平均化手段48によってT、 11M1τと補償
後のT、の平均値Tm=(T、 Liyi7+T4)/
2を算出し、そのTmによりa値算出手段49がメモリ
に記憶しているテーブルからaの値を求める。
後のT、の平均値Tm=(T、 Liyi7+T4)/
2を算出し、そのTmによりa値算出手段49がメモリ
に記憶しているテーブルからaの値を求める。
このaは、理想的には燃焼器での温度上昇に関する式
%式%
のうちのCPI/ rIccHLの部分を示す。実際に
は放熱などの影響があるため、これを考慮した値とする
。
は放熱などの影響があるため、これを考慮した値とする
。
一方、ガス発生機軸修正回転数NGG*がら空気流量算
出手段50がサージライン上のコンプレッサ修正空気流
量GC拳をメモリに記憶しているテーブルから求め、そ
れを空気流量補正手段51においてコンプレッサ入口温
度T1と入口圧力P1によって補正して、コンプレッサ
空気流量G c = P 1 / Pool了「
;t[ン′1T7 ・Gc串を算出し、それに、有効空
気流量算出手段52により(1−α′)を乗じて洩れ率
α′による補正を行ない、実際に燃焼器5を通る空気流
量Gc(1−α′)を得る。
出手段50がサージライン上のコンプレッサ修正空気流
量GC拳をメモリに記憶しているテーブルから求め、そ
れを空気流量補正手段51においてコンプレッサ入口温
度T1と入口圧力P1によって補正して、コンプレッサ
空気流量G c = P 1 / Pool了「
;t[ン′1T7 ・Gc串を算出し、それに、有効空
気流量算出手段52により(1−α′)を乗じて洩れ率
α′による補正を行ない、実際に燃焼器5を通る空気流
量Gc(1−α′)を得る。
そして、ΔT4−7に乗算器−53でaを乗じ、乗算器
54でGc(1−α′)を乗じて。
54でGc(1−α′)を乗じて。
GfLiMi7= aΔT 4−7(1−(E’) G
cを算出する。このG fLiMiTが、ある回転数
NGG。
cを算出する。このG fLiMiTが、ある回転数
NGG。
あるバリアブルノズル角度0vllにおけるサージに入
らずコンプレッサタービン入口温度が耐熱温度を越えな
い限界の燃料流量となる。
らずコンプレッサタービン入口温度が耐熱温度を越えな
い限界の燃料流量となる。
比較出力装置t!25Bは、この限界燃料流量GfLi
MiTとコントローラ18から出力される燃料流量指示
値Ofとを比較して、小さい方をGfとして出力する。
MiTとコントローラ18から出力される燃料流量指示
値Ofとを比較して、小さい方をGfとして出力する。
このOfによって燃料流量を制御することにより、従来
は直接は制御できていなかったサージの限界や耐熱温度
の限界が直接燃料流量という形で制御可能になるため、
従来よりもサージマージンを十分利用した制御ができる
。
は直接は制御できていなかったサージの限界や耐熱温度
の限界が直接燃料流量という形で制御可能になるため、
従来よりもサージマージンを十分利用した制御ができる
。
以上説明してきたように、この発明によるガスタービン
の制御装置は、ガス発生器のコンプレッサ入口温度T工
及び入口圧力P4.熱交換器の空気側比ロ温度T4.バ
リアブルノズル角度(IVll。
の制御装置は、ガス発生器のコンプレッサ入口温度T工
及び入口圧力P4.熱交換器の空気側比ロ温度T4.バ
リアブルノズル角度(IVll。
及び熱交換器からの洩れ状態α′をそれぞれ検出する手
段と、その各手段によって検出されるT工。
段と、その各手段によって検出されるT工。
Px lT4 *0VKe α′及びガス発生機軸回転
数NCGから、サージングに入らずしかもコンブレッサ
タービン入口温度が耐熱限界温度を越えない限界燃料流
量値GfLiMiTを算出する演算装置と、コントロー
ラによって従来と同様に算出された燃料流量指示値Gf
とこの限界燃料流量G fLiIIi丁とを比較して小
さい方を出力する手段とを設け、この出力によって燃料
流量を制御するようにしたので。
数NCGから、サージングに入らずしかもコンブレッサ
タービン入口温度が耐熱限界温度を越えない限界燃料流
量値GfLiMiTを算出する演算装置と、コントロー
ラによって従来と同様に算出された燃料流量指示値Gf
とこの限界燃料流量G fLiIIi丁とを比較して小
さい方を出力する手段とを設け、この出力によって燃料
流量を制御するようにしたので。
バリアブルノズル角度と熱交換器の動特性及び洩れ状態
に対する考慮ができるため、定常運転時にはガスタービ
ンの性能を十分に発揮できる運転点に制御でき、しかも
急加速時にもサージングを起さず、タービン入口温度が
限界温度を越えるようなことがなく、サージマージンを
十分に利用した加速ができる。
に対する考慮ができるため、定常運転時にはガスタービ
ンの性能を十分に発揮できる運転点に制御でき、しかも
急加速時にもサージングを起さず、タービン入口温度が
限界温度を越えるようなことがなく、サージマージンを
十分に利用した加速ができる。
第1図はこの発明の一実施例を示す2軸ガスタービンと
その制御装置の構成図。 第2図は第1図の洩れ率演算装置[34による洩れ率算
出時の処理ルーチンを示すフロー図、第3図(イ)(ロ
)は定常状態か否かを判断するためのコンプレッサター
ビン入口ガス温度T。 とその変化率の変動をそれぞれ示す線図、第4図は第1
図の限界燃料流量演算装置35の構成を示す機能ブロッ
ク図、 第5図は同じくその限界燃料流量算出時の処理ルーチン
を示すフロー図、 第6図は従来の2軸ガスタービンとその制御装置の例を
示す構成図、 第7図乃至第11図はその動作及び問題点の説明に供す
る線図である。 1・・・コンプレッサ 2・・・コンプレッサタービ
ン3・・・ガス発生機軸 4・・・パワータービン5
・・・熱交換器 6・・・燃焼器 7・・・燃料調
整弁8・・・燃料調整弁駆動装置 9・・・バイアプル
ノズル11・・・バリアブルノズル駆動機構 12・
・・負荷13・・・アクセルペダル 14・・・目標回
転数設定器15・・・ガス発生機軸回転数検出器 16・・・パワーダーピン回転数検出器17・・・コン
プレッサタービン入口ガス温度検出器1日・・・コント
ローラ 1日・・・目標温度設定部20・・・制御信
号演算部 21.22・・・コンバータ30・・・熱交
換器空気側出口温度検出器31・・・バリアブルノズル
角度検出器32・・・コンプレッサ入口温度検出器33
・・・コンプレッサ入口圧力検出器34・・・洩れ率演
算装置 35・・・限界燃料流量演算装置 36・・・比較出力装置 第9図 第10図 第11図 バリアブルノズル角度 へX
その制御装置の構成図。 第2図は第1図の洩れ率演算装置[34による洩れ率算
出時の処理ルーチンを示すフロー図、第3図(イ)(ロ
)は定常状態か否かを判断するためのコンプレッサター
ビン入口ガス温度T。 とその変化率の変動をそれぞれ示す線図、第4図は第1
図の限界燃料流量演算装置35の構成を示す機能ブロッ
ク図、 第5図は同じくその限界燃料流量算出時の処理ルーチン
を示すフロー図、 第6図は従来の2軸ガスタービンとその制御装置の例を
示す構成図、 第7図乃至第11図はその動作及び問題点の説明に供す
る線図である。 1・・・コンプレッサ 2・・・コンプレッサタービ
ン3・・・ガス発生機軸 4・・・パワータービン5
・・・熱交換器 6・・・燃焼器 7・・・燃料調
整弁8・・・燃料調整弁駆動装置 9・・・バイアプル
ノズル11・・・バリアブルノズル駆動機構 12・
・・負荷13・・・アクセルペダル 14・・・目標回
転数設定器15・・・ガス発生機軸回転数検出器 16・・・パワーダーピン回転数検出器17・・・コン
プレッサタービン入口ガス温度検出器1日・・・コント
ローラ 1日・・・目標温度設定部20・・・制御信
号演算部 21.22・・・コンバータ30・・・熱交
換器空気側出口温度検出器31・・・バリアブルノズル
角度検出器32・・・コンプレッサ入口温度検出器33
・・・コンプレッサ入口圧力検出器34・・・洩れ率演
算装置 35・・・限界燃料流量演算装置 36・・・比較出力装置 第9図 第10図 第11図 バリアブルノズル角度 へX
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 熱交換器とバリアブルノズルを有し、定常運転時の
ガス発生機軸回転数の目標値(N_G_G_S_E_T
)及び検出値(N_G_G)とパワータービン回転数(
N_P_T)とガス発生機のコンプレッサタービン入口
ガス温度(T_7)とから燃料流量指示値(Gf)とバ
リアブルノズル開度指示値(Δθ_V_N)を算出して
燃料流量及びバリアブルノズル角度を制御するコントロ
ーラを備えた2軸ガスタービンにおいて、 前記ガス発生機のコンプレッサ入口温度(T_1)及び
入口圧力(P_1)をそれぞれ検出する手段と、前記熱
交換器の空気側出口温度(T_4)を検出する手段と、
前記バリアブルノズル角度(θ_V_N)を検出する手
段と、前記熱交換器からの洩れ状態を検出する手段と、 前記ガス発生機軸回転数の検出値(N_G_G)と前記
各手段によつて検出されるコンプレッサ入口温度(T_
1)及び圧力(P_1)、熱交換器の空気側出口温度(
T_4)、バリアブルノズル角度(θ_V_N)及び熱
交換器からの洩れ状態とから、サージングに入らずしか
も前記コンプレッサタービン入口温度が耐熱限界温度を
越えない限界燃料流量値(Gf_Li_Mi_T)を算
出する演算装置と、 前記コントローラによつて算出された燃料流量指示値(
Gf)と前記演算装置によつて算出された限界燃料流量
値(Gf_Li_Mi_T)とを比較して小さい方を出
力する手段とを設け、 該手段の出力によつて燃料流量を制御するようにしたこ
とを特徴とするガスタービンの制御装置。 2 限界燃料流量値を算出する演算装置が、ガス発生機
軸回転数の検出値(N_G_G)とバリアブルノズル角
度(θ_V_N)からサージングに入らないコンプレッ
サタービン入口温度(τ_Li_Mi_T)をテーブル
もしくは近似式より求める演算手段と、 該手段によつて算出された温度を熱交換器からの洩れ状
態によつて補正する補正手段と、 該手段によつて補正された温度とコンプレッサタービン
の耐熱限界温度とを比較して小さい方を出力する比較出
力手段と、 該手段によつて出力された温度とガス発生機軸回転数の
実際値(N_G_G)とバリアブルノズル角度(θ_V
_N)と熱交換器の空気側出口温度(T_4)とから限
界燃料流量値(Gf_Li_Mi_T)を算出する手段
とからなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のガスタービンの制御装置。 3 補正手段が、熱交換器から洩れ出る空気量とコンプ
レッサ通過空気量との比の2次式以上の多項式から算出
される値を乗することにより補正を行なう手段であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のガスタービ
ンの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234587A JPS63201328A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | ガスタ−ビンの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234587A JPS63201328A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | ガスタ−ビンの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63201328A true JPS63201328A (ja) | 1988-08-19 |
Family
ID=12356370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3234587A Pending JPS63201328A (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | ガスタ−ビンの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63201328A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6938404B2 (en) * | 2003-09-23 | 2005-09-06 | Rrc-Sgte Technologies, Llc | Supercharged open cycle gas turbine engine |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP3234587A patent/JPS63201328A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6938404B2 (en) * | 2003-09-23 | 2005-09-06 | Rrc-Sgte Technologies, Llc | Supercharged open cycle gas turbine engine |
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