JP2003232229A - Gas turbine device - Google Patents
Gas turbine deviceInfo
- Publication number
- JP2003232229A JP2003232229A JP2002033039A JP2002033039A JP2003232229A JP 2003232229 A JP2003232229 A JP 2003232229A JP 2002033039 A JP2002033039 A JP 2002033039A JP 2002033039 A JP2002033039 A JP 2002033039A JP 2003232229 A JP2003232229 A JP 2003232229A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- minimum fuel
- fuel supply
- gas turbine
- supply amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン装置
に係り、特に、タービンを制御対象とする制御部を備え
たガスタービン装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine device, and more particularly to a gas turbine device including a control unit for controlling a turbine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】発電を行うための一般的なガスタービン
装置は、回転軸を介して回転自在に取り付けられたター
ビンと、燃料と空気との混合気を燃焼させて燃焼ガスを
発生させる燃焼器と、燃焼器への燃料供給量を調節する
燃料調節弁と、タービンにより駆動されて燃焼器に空気
を圧送する空気圧縮機などから基本的に構成される。ま
た、発電機は、回転軸を介してタービンに連結され、タ
ービンと空気圧縮機と発電機とは、通常、回転軸を介し
て一体的に駆動するように構成される。2. Description of the Related Art A general gas turbine device for generating power is a turbine rotatably mounted via a rotary shaft and a combustor for burning a mixture of fuel and air to generate combustion gas. And a fuel control valve that controls the amount of fuel supplied to the combustor, and an air compressor that is driven by a turbine to pump air to the combustor. Further, the generator is connected to the turbine via the rotating shaft, and the turbine, the air compressor, and the generator are usually configured to be integrally driven via the rotating shaft.
【０００３】上述の構成において、燃料調節弁により供
給量が調節された燃料および空気圧縮機により圧縮され
た空気（以下、適宜、圧縮空気という）は燃焼器に供給
され、燃焼器にて圧縮空気と燃料との混合気が形成され
る。この混合気を燃焼器にて燃焼させることで高温・高
圧の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスがタービンに供給
されることによりタービンが高速で回転するようになっ
ている。そして、回転軸を介して発電機がタービンによ
り駆動されることで発電が行われる。In the above structure, the fuel whose supply amount is adjusted by the fuel control valve and the air compressed by the air compressor (hereinafter, appropriately referred to as compressed air) are supplied to the combustor, and the compressed air is supplied by the combustor. A mixture of air and fuel is formed. Combustion of this air-fuel mixture in a combustor generates high-temperature, high-pressure combustion gas, and the combustion gas is supplied to the turbine so that the turbine rotates at high speed. Then, the generator is driven by the turbine via the rotating shaft to generate power.
【０００４】上述したガスタービン装置においては、一
般に、タービンの毎分回転数（以下、単に回転数とい
う）や回転加速度（以下、単に加速度という）を制御す
るフィードバック制御が行われる。即ち、現在のタービ
ンの回転数や加速度を求めて演算部にフィードバック
し、フィードバックされた値と予め設定された目標値と
の偏差を最小とするための制御信号を演算部にて演算す
る。そして、演算された制御信号の値に基づいて燃料調
節弁の開度を操作して燃焼器への燃料供給量を調節し、
タービンに供給される燃焼ガスの温度を加減することに
より、タービンの制御が行われる。In the above-described gas turbine device, generally, feedback control is performed to control the rotational speed of the turbine per minute (hereinafter, simply referred to as the rotational speed) and the rotational acceleration (hereinafter, simply referred to as the acceleration). That is, the present rotational speed and acceleration of the turbine are obtained and fed back to the arithmetic unit, and the arithmetic unit calculates a control signal for minimizing the deviation between the fed-back value and the preset target value. Then, the opening of the fuel control valve is operated based on the value of the calculated control signal to adjust the fuel supply amount to the combustor,
The turbine is controlled by adjusting the temperature of the combustion gas supplied to the turbine.
【０００５】このようなフィードバック制御によれば、
例えば、ガスタービン装置が受ける負荷が増加してター
ビンの回転数が減速に向かおうとした場合には、燃焼器
への燃料供給量を増加させてタービンの回転数を維持す
る制御が行われる。逆に、負荷が減少してタービンの回
転数が昇速に向かおうとした場合には、燃焼器への燃料
供給量を低下させてタービンの回転数を維持する制御が
行われる。According to such feedback control,
For example, when the load received by the gas turbine device increases and the rotational speed of the turbine tends to decelerate, control is performed to increase the fuel supply amount to the combustor and maintain the rotational speed of the turbine. Conversely, when the load is reduced and the turbine rotational speed tends to increase, control is performed to reduce the fuel supply amount to the combustor and maintain the turbine rotational speed.
【０００６】ところで、ガスタービン装置においては、
燃焼器に燃料を供給しながらも燃焼火炎が突然消えてし
まう、いわゆるフレームアウトという現象が起こること
がある。このフレームアウトが起こると、ガスタービン
装置が停止するのみならず、供給された燃料がガスター
ビン装置内部に充満し、タービンなどの余熱により引火
して爆発するおそれがあり、極めて危険な状態となる。By the way, in the gas turbine system,
A so-called flameout phenomenon may occur in which the combustion flame suddenly extinguishes while supplying fuel to the combustor. If this flameout occurs, not only will the gas turbine system stop, but the supplied fuel will fill the interior of the gas turbine system, and there is a risk of ignition and explosion due to residual heat from the turbine, which is an extremely dangerous condition. .
【０００７】このようなフレームアウトは、混合気を形
成する空気と燃料との混合比、即ち、空燃比（Air Fue
l Ratio、Ａ／Ｆ）が増加した場合、即ち、空気の量に
対して燃料の量が少ない場合に発生する。例えば、負荷
が急減した場合に、タービンの回転数の昇速を抑えよう
とするフィードバック制御によって燃焼器への燃料供給
量が極端に低下した場合などに発生する。このため、ガ
スタービン装置には、フレームアウトの発生を防止すべ
く、最小燃料確保部が導入されている。Such a flameout has a mixture ratio of air and fuel forming an air-fuel mixture, that is, an air-fuel ratio (Air Fue).
It occurs when l Ratio, A / F) increases, that is, when the amount of fuel is smaller than the amount of air. For example, when the load is suddenly reduced, it occurs when the fuel supply amount to the combustor is extremely reduced due to the feedback control for suppressing the increase in the rotational speed of the turbine. For this reason, a minimum fuel securing portion is introduced into the gas turbine device in order to prevent the occurrence of flameout.
【０００８】この最小燃料確保部は、混合気の燃焼に必
要とされる最小限の燃料供給量（以下、最小燃料供給量
という）を予め設定し、燃焼器への燃料の供給量が、こ
の最小燃料供給量よりも下回らないようにすることで燃
焼状態を維持するものである。最小燃料確保部によれ
ば、例えば、上述したフィードバック制御により燃料供
給量を極端に小さくしようとする制御信号が出力された
場合でも、最小燃料供給量が確保されるので燃焼状態を
維持することができる。The minimum fuel securing unit presets a minimum fuel supply amount required for combustion of the air-fuel mixture (hereinafter referred to as minimum fuel supply amount), and the fuel supply amount to the combustor is The combustion state is maintained by ensuring that the amount is not less than the minimum fuel supply amount. According to the minimum fuel ensuring unit, for example, even when a control signal for extremely reducing the fuel supply amount is output by the above-described feedback control, the minimum fuel supply amount is ensured, so that the combustion state can be maintained. it can.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、混合気
の燃焼に必要な最小燃料供給量は、ガスタービン装置の
温度、特に、燃焼に供される空気の温度により左右され
るため、次のような問題が生じている。ガスタービン装
置を起動する場合、一般に、最小燃料確保部からの最小
燃料供給量に基づいて混合気への着火動作が行われる
が、ガスタービン装置本体の温度が低い場合にはより多
くの燃料供給量が必要になり、このため、最小燃料供給
量の設定によっては着火に失敗することがある。一方、
ガスタービン装置本体の温度が高い場合には少ない燃料
供給量で済むため、最小燃料供給量の設定によっては過
剰な燃料供給となってしまい、着火直後に混合気が激し
く燃焼してガスタービン装置の温度が過度に上昇してし
まうことがある。However, since the minimum fuel supply amount required for combustion of the air-fuel mixture depends on the temperature of the gas turbine device, in particular, the temperature of the air used for combustion, the following is given. There is a problem. When starting the gas turbine device, generally, the ignition operation of the air-fuel mixture is performed based on the minimum fuel supply amount from the minimum fuel securing part, but when the temperature of the gas turbine device body is low, more fuel is supplied. Amount of fuel is required, and thus ignition may fail depending on the setting of the minimum fuel supply amount. on the other hand,
When the temperature of the gas turbine equipment is high, a small amount of fuel is required.Therefore, depending on the setting of the minimum amount of fuel, an excessive amount of fuel is supplied. The temperature may rise excessively.
【００１０】また、ガスタービン装置が許容し得る最大
限の負荷を受けながら長時間に亘ってガスタービン装置
の運転を続けると、高負荷状態で定格回転数を維持させ
るための多くの燃料が供給されるため、ガスタービン装
置が高温となる。この状態で負荷が急減すると、最小燃
料供給量の燃料が供給された場合でも過剰な燃料供給と
なってしまい、タービンの回転数が許容回転数を超えて
しまうことがある（以下、この状態をオーバースピード
という）。このようなオーバースピードを防止するため
に、従来では、ガスタービン装置が許容し得る最大限の
負荷量より低い負荷量で運転せざるを得なかった。Further, when the gas turbine apparatus is continuously operated for a long time while receiving the maximum load allowable by the gas turbine apparatus, a large amount of fuel is supplied to maintain the rated speed under a high load condition. Therefore, the temperature of the gas turbine device becomes high. If the load suddenly decreases in this state, excess fuel may be supplied even when the minimum amount of fuel is supplied, and the turbine speed may exceed the allowable speed (hereinafter Called overspeed). In order to prevent such overspeed, conventionally, the gas turbine apparatus has been forced to operate with a load amount lower than the maximum load amount that the gas turbine device can tolerate.
【００１１】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、様々な温度条件下でも確実に起動さ
せることを可能にして起動の信頼性を向上させ、また、
負荷が急減した場合のオーバースピードを防止すること
で、ガスタービン装置が許容し得る最大限の負荷量で運
転することを可能としたガスタービン装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and enables reliable startup even under various temperature conditions to improve startup reliability, and
An object of the present invention is to provide a gas turbine device capable of operating at the maximum load amount that the gas turbine device can tolerate by preventing overspeed when the load suddenly decreases.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、本発明は、空気と燃料との混合気を燃焼させ、
該燃焼により発生した燃焼ガスをタービンに供給するこ
とにより前記タービンを回転駆動するガスタービン装置
において、燃焼ガスの熱を利用して燃焼に供される空気
を加温する熱交換器と、前記熱交換器により加温された
空気の温度を測定する空気温度測定部と、混合気が燃焼
するために必要な最小燃料供給量を確保する最小燃料確
保部とを設け、前記最小燃料確保部は、前記空気温度測
定部により測定された空気の温度に応じて前記最小燃料
供給量を加減することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention burns a mixture of air and fuel,
In a gas turbine device that rotationally drives the turbine by supplying combustion gas generated by the combustion to a turbine, a heat exchanger that heats air used for combustion by utilizing heat of the combustion gas; An air temperature measuring unit that measures the temperature of the air heated by the exchanger, and a minimum fuel securing unit that secures the minimum fuel supply amount necessary for the mixture to burn are provided, and the minimum fuel securing unit is The minimum fuel supply amount may be adjusted according to the temperature of the air measured by the air temperature measuring unit.
【００１３】この場合において、前記最小燃料確保部
は、所定の基準最小燃料供給量に、前記空気温度測定部
により測定された空気の温度に応じて変動する第１の補
正値を加算又は減算することにより、前記最小燃料供給
量を加減することが好ましい。また、前記第１の補正値
は、前記空気温度測定部により測定される空気の温度を
変数とした所定の関数により与えられる値であることが
好ましく、さらに、前記関数は、前記空気温度測定部に
より測定される空気の温度が高くなるに従って、前記第
１の補正値の値が低くなるように設定することが好まし
い。In this case, the minimum fuel securing section adds or subtracts a first correction value, which varies depending on the temperature of the air measured by the air temperature measuring section, to a predetermined reference minimum fuel supply amount. Therefore, it is preferable to adjust the minimum fuel supply amount. Further, it is preferable that the first correction value is a value given by a predetermined function in which the temperature of the air measured by the air temperature measuring unit is a variable, and further, the function is the air temperature measuring unit. It is preferable to set the value of the first correction value to be lower as the temperature of the air measured by the above becomes higher.
【００１４】さらに、上述の本発明において、前記ガス
タービン装置を起動する際、混合気の着火時に供給され
る燃料供給量は、前記最小燃料確保部により確保された
前記最小燃料供給量であることが好ましい。Further, in the above-mentioned present invention, when the gas turbine device is started, the fuel supply amount supplied at the time of ignition of the air-fuel mixture is the minimum fuel supply amount secured by the minimum fuel securing portion. Is preferred.
【００１５】本発明によれば、上述した熱交換器により
加温された空気の温度を測定することにより、燃焼に供
される直前の空気の温度が測定できる。また、熱交換器
はガスタービン装置の一部を構成しているので、熱交換
器により加温された空気の温度を測定することにより、
ガスタービン装置のおおよその温度を推測することがで
きる。従って、起動時において、測定された空気の温度
に基づいて変動させた最小燃料供給量を燃焼器に供給す
ることにより、そのときの温度に対応した着火に最適な
量の燃料を供給することができる。その結果、確実にガ
スタービン装置を起動させることが可能になるととも
に、着火直後のガスタービン装置の過度の温度上昇を抑
えることが可能となる。According to the present invention, by measuring the temperature of the air heated by the heat exchanger described above, the temperature of the air immediately before being subjected to combustion can be measured. Moreover, since the heat exchanger constitutes a part of the gas turbine device, by measuring the temperature of the air heated by the heat exchanger,
The approximate temperature of the gas turbine equipment can be estimated. Therefore, at the time of start-up, by supplying the combustor with the minimum fuel supply amount that is changed based on the measured air temperature, it is possible to supply the optimum amount of fuel for ignition corresponding to the temperature at that time. it can. As a result, it is possible to reliably start the gas turbine device and it is possible to suppress an excessive temperature rise of the gas turbine device immediately after ignition.
【００１６】また、本発明によれば、高負荷下で運転し
た後に負荷が急減した場合にも、ガスタービン装置の温
度に応じた最適な最小燃料供給量を供給することができ
る。その結果、オーバースピードを防止することが可能
となり、これにより、ガスタービン装置が許容し得る最
大の負荷量で運転することが可能になる。Further, according to the present invention, the optimum minimum fuel supply amount according to the temperature of the gas turbine device can be supplied even when the load suddenly decreases after operating under a high load. As a result, it is possible to prevent overspeed, which allows the gas turbine apparatus to operate at the maximum load amount that the gas turbine apparatus can tolerate.
【００１７】さらに、上述の本発明において、前記ター
ビンの回転数が所定回転数を超えた場合には、前記所定
回転数を超えた分の前記タービンの回転数に応じて変動
する第２の補正値を前記最小燃料供給量に加算すること
が好ましい。この場合、前記第２の補正値は、前記所定
回転数を超えた分の前記タービンの回転数に比例して変
動することが好ましい。Further, in the above-mentioned present invention, when the rotation speed of the turbine exceeds a predetermined rotation speed, the second correction which changes in accordance with the rotation speed of the turbine for the amount exceeding the predetermined rotation speed. It is preferable to add a value to the minimum fuel supply amount. In this case, it is preferable that the second correction value fluctuates in proportion to the number of revolutions of the turbine that exceeds the predetermined number of revolutions.
【００１８】上述したように、ガスタービン装置の温度
に応じた最適な最小燃料供給量が供給されることでオー
バースピードが防止されるが、この場合でも、タービン
はある程度昇速する。タービンが昇速すると、タービン
に連動して燃焼に供される空気の供給量が多くなるた
め、相対的に燃料の供給量が減少し、場合によってはフ
レームアウトが起こることがある。本発明によれば、タ
ービンの回転数が所定回転数を超えた分だけ第２の補正
値を加算するので、フレームアウトの発生を防止するこ
とが可能となる。従って、本発明によれば、フレームア
ウトを防止しつつ、タービンのオーバースピードを防止
することが可能となる。As described above, overspeed is prevented by supplying the optimum minimum fuel supply amount according to the temperature of the gas turbine device, but even in this case, the turbine speed is increased to some extent. When the turbine speed is increased, the supply amount of air used for combustion increases in conjunction with the turbine, so that the supply amount of fuel is relatively reduced, and flameout may occur in some cases. According to the present invention, since the second correction value is added only for the number of revolutions of the turbine exceeding the predetermined number of revolutions, it is possible to prevent the occurrence of flameout. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the turbine from overspeeding while preventing the flameout.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
装置の第１の実施形態について図面を参照して説明す
る。図１は本実施形態であるガスタービン装置の全体構
成を示す模式図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of a gas turbine device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a gas turbine device according to this embodiment.
【００２０】図１に示すように、本実施形態におけるガ
スタービン装置は、タービン１と、混合気を燃焼させて
燃焼ガスを発生させる燃焼器２と、燃焼器２への燃料の
供給量を調節する燃料調節弁１９と、燃焼器２に空気を
圧送する空気圧縮機３とを備えている。また、ガスター
ビン装置は、タービン１に供給された後の燃焼ガスの熱
を利用して空気を加温する熱交換器４と、タービン１を
制御対象とするタービン制御部１１とを備えている。As shown in FIG. 1, the gas turbine device according to the present embodiment controls a turbine 1, a combustor 2 for combusting an air-fuel mixture to generate combustion gas, and a fuel supply amount to the combustor 2. It is equipped with a fuel control valve 19 that operates and an air compressor 3 that pumps air to the combustor 2. Further, the gas turbine device includes a heat exchanger 4 that heats air by using heat of combustion gas that has been supplied to the turbine 1, and a turbine control unit 11 that controls the turbine 1. .
【００２１】タービン１は、流体を受けて回転するため
の複数の回転翼（図示せず）を有し、回転軸６を介して
ケーシング（図示せず）内に回転自在に支持されてい
る。空気圧縮機３は回転軸６を介してタービン１により
駆動されて空気を圧縮するように構成されている。この
空気圧縮機３は配管７を介して燃焼器２に接続されてお
り、空気圧縮機３により圧縮された空気は配管７を通っ
て燃焼器２に供給されるようになっている。なお、熱交
換器４は配管７の途中に設置されており、空気圧縮機３
により圧縮された空気は、熱交換器４により加温された
後、燃焼器２に供給される。The turbine 1 has a plurality of rotating blades (not shown) for receiving a fluid and rotating, and is rotatably supported in a casing (not shown) via a rotating shaft 6. The air compressor 3 is configured to be driven by the turbine 1 via the rotating shaft 6 to compress air. The air compressor 3 is connected to the combustor 2 via a pipe 7, and the air compressed by the air compressor 3 is supplied to the combustor 2 via the pipe 7. The heat exchanger 4 is installed in the middle of the pipe 7, and the air compressor 3
The air compressed by is heated by the heat exchanger 4 and then supplied to the combustor 2.
【００２２】燃料調節弁１９は燃焼器２の上流側に配置
されており、図示しない燃料供給源から供給された燃料
は、この燃料調節弁１９を通過した後、燃焼器２に供給
される。燃料調節弁１９は、弁の開度が可変に構成さ
れ、この開度を操作することにより、燃焼器２への燃料
の供給量が調節されるようになっている。The fuel control valve 19 is arranged on the upstream side of the combustor 2, and the fuel supplied from a fuel supply source (not shown) is supplied to the combustor 2 after passing through the fuel control valve 19. The fuel control valve 19 has a variable valve opening, and the amount of fuel supplied to the combustor 2 is adjusted by operating the valve opening.
【００２３】燃焼器２に供給された燃料および空気は燃
焼器２において混合気を形成し、燃焼器２にて混合気が
燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスが発生する。そし
て、この燃焼ガスがタービン１に供給されることにより
タービン１が高速で回転する。なお、タービン１の回転
数は、回転軸６の軸端近傍に設置された回転数検出部１
２により検出される。The fuel and air supplied to the combustor 2 form an air-fuel mixture in the combustor 2, and the air-fuel mixture burns in the combustor 2 to generate high-temperature and high-pressure combustion gas. Then, by supplying this combustion gas to the turbine 1, the turbine 1 rotates at high speed. The rotation speed of the turbine 1 is determined by the rotation speed detection unit 1 installed near the shaft end of the rotation shaft 6.
Detected by 2.
【００２４】また、熱交換器４と燃焼器２とを接続する
配管７には、熱交換器４により加温された空気の温度を
測定する空気温度測定部１７が設置されている。この空
気温度測定部１７は、燃焼器２のすぐ上流側に配置され
ており、この空気温度測定部１７によって、燃焼器２に
流入する直前の空気の温度、即ち、燃焼器流入空気温度
（Combustor Inlet air Temperature、ＣＩＴ）が
測定される。この空気温度測定部１７によって、混合気
の燃焼に供される空気の温度を測定することができる。An air temperature measuring unit 17 for measuring the temperature of the air heated by the heat exchanger 4 is installed in the pipe 7 connecting the heat exchanger 4 and the combustor 2. The air temperature measuring unit 17 is arranged immediately upstream of the combustor 2, and the temperature of the air immediately before flowing into the combustor 2, that is, the combustor inflow air temperature (Combustor) is measured by the air temperature measuring unit 17. Inlet air Temperature, CIT) is measured. The air temperature measuring unit 17 can measure the temperature of the air used for combustion of the air-fuel mixture.
【００２５】なお、熱交換器４により加温される空気の
温度は、熱交換器４の持つ熱容量により、燃焼器２にお
ける燃焼状態に対して緩やかに変動することになる。ま
た、熱交換器４はガスタービン装置の一部を構成してい
るので、熱交換器４により加温される空気の温度を測定
することによりガスタービン装置本体のおおよその温度
を推測することができる。The temperature of the air heated by the heat exchanger 4 changes gently with respect to the combustion state in the combustor 2 due to the heat capacity of the heat exchanger 4. Further, since the heat exchanger 4 constitutes a part of the gas turbine device, it is possible to estimate the approximate temperature of the gas turbine device body by measuring the temperature of the air heated by the heat exchanger 4. it can.
【００２６】回転軸６の端部には発電機５が連結されて
おり、回転軸６を介してタービン１により発電機５が高
速で回転駆動されることで発電が行われる。The generator 5 is connected to the end of the rotary shaft 6, and the turbine 1 drives the generator 5 to rotate at a high speed through the rotary shaft 6 to generate electric power.
【００２７】図２は本実施形態に係るガスタービン装置
が備えるタービン制御部の構成を示す模式図である。図
２に示すように、タービン制御部１１は、タービン１を
制御対象とする制御信号を演算する回転数用演算部１３
及び加速度用演算部１６と、入力された複数の制御信号
の中から選択した１つの制御信号のみを通過させるロウ
シグナルセレクト２１およびハイシグナルセレクト２２
とを備えている。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the turbine control unit included in the gas turbine system according to this embodiment. As illustrated in FIG. 2, the turbine control unit 11 includes a rotation speed calculation unit 13 that calculates a control signal for controlling the turbine 1.
And an acceleration calculation unit 16, and a low signal select 21 and a high signal select 22 that pass only one control signal selected from a plurality of input control signals.
It has and.
【００２８】また、タービン制御部１１は、混合気が燃
焼するために必要な最小燃料供給量を確保する最小燃料
確保部２５と、回転数検出部１２により検出された検出
値に基づきタービン１の加速度を算出する加速度算出部
１５と、制御信号の値に応じて燃料調節弁１９の開度を
操作する開度操作部１８とを備えている。Further, the turbine control unit 11 controls the turbine 1 based on the minimum fuel securing unit 25 that secures the minimum fuel supply amount required for combustion of the air-fuel mixture, and the detection value detected by the rotation speed detecting unit 12. An acceleration calculation unit 15 that calculates acceleration and an opening degree operation unit 18 that operates the opening degree of the fuel control valve 19 according to the value of the control signal are provided.
【００２９】タービン制御部１１によれば、各演算部１
３，１６や、最小燃料確保部２５などから出力された制
御信号は開度操作部１８に送られ、開度操作部１８によ
り制御信号の値に応じて燃料調節弁１９の開度が操作さ
れる。その結果、燃焼器２に供給される燃料が調節され
てタービン１に供給される燃焼ガスの温度が加減され、
これにより、タービン１の制御が行われる。以下、ター
ビン制御部１１について詳述する。According to the turbine control unit 11, each computing unit 1
3, 16 and the control signal output from the minimum fuel securing section 25 and the like are sent to the opening degree operation section 18, and the opening degree operation section 18 operates the opening degree of the fuel control valve 19 according to the value of the control signal. It As a result, the fuel supplied to the combustor 2 is adjusted to adjust the temperature of the combustion gas supplied to the turbine 1,
As a result, the turbine 1 is controlled. Hereinafter, the turbine controller 11 will be described in detail.
【００３０】回転数用演算部１３は、回転数検出部１２
により検出された検出値をフィードバック値とし、この
フィードバック値と予め設定された目標値との偏差を最
小とするための制御信号をＰＩＤ動作により演算するよ
うに構成されている。加速度用演算部１６は、加速度算
出部１５により算出された加速度をフィードバック値と
し、このフィードバック値と予め設定された目標値との
偏差を最小とするための制御信号をＰＩＤ動作により演
算するように構成されている。The rotation speed calculation unit 13 includes a rotation speed detection unit 12
The detection value detected by is used as a feedback value, and a control signal for minimizing the deviation between this feedback value and a preset target value is calculated by the PID operation. The acceleration calculator 16 uses the acceleration calculated by the acceleration calculator 15 as a feedback value, and calculates a control signal for minimizing the deviation between this feedback value and a preset target value by the PID operation. It is configured.
【００３１】なお、回転数用演算部１３および加速度用
演算部１６にて演算される制御信号は、燃料調節弁１９
の開度を操作する操作量を決定するための信号であり、
燃料調節弁１９の開度（％）として表すことができる。
各演算部１３，１６にて演算された制御信号は、次に、
ロウシグナルセレクト２１に送られる。The control signals calculated by the rotation speed calculation unit 13 and the acceleration calculation unit 16 are the fuel control valve 19
Is a signal for determining the operation amount for operating the opening degree of
It can be expressed as the opening degree (%) of the fuel control valve 19.
The control signals calculated by the respective calculation units 13 and 16 are
It is sent to the row signal select 21.
【００３２】ロウシグナルセレクト（Low Signal Sel
ect）２１は、回転数用演算部１３および加速度用演算
部１６により演算された制御信号のうち、最も小さい値
を示す制御信号を選択して通過させるようになってい
る。このロウシグナルセレクト２１によって最も小さい
制御信号のみが選択されることで、燃焼器２への過剰な
燃料の供給が防止される。ロウシグナルセレクト２１を
通過した制御信号は、次に、ハイシグナルセレクト２２
に送られる。Low Signal Sel
The ect) 21 is configured to select and pass the control signal showing the smallest value among the control signals calculated by the rotation speed calculation unit 13 and the acceleration calculation unit 16. By selecting only the smallest control signal by the row signal select 21, excessive fuel supply to the combustor 2 is prevented. The control signal that has passed through the low signal select 21 is then sent to the high signal select 22.
Sent to.
【００３３】ハイシグナルセレクト（High Signal Se
lect）２２の基本的機能は、上述したロウシグナルセレ
クト２１と同様であるが、ハイシグナルセレクト２２
は、最も大きい値を示す制御信号のみを通過させる点
で、ロウシグナルセレクト２１と異なっている。ハイシ
グナルセレクト２２に入力される制御信号は、図２に示
すように、ロウシグナルセレクト２１を通過した制御信
号と、最小燃料確保部２５から出力される制御信号であ
る。High Signal Se
The basic function of the lect) 22 is the same as that of the row signal select 21 described above, but the high signal select 22
Differs from the row signal select 21 in that only the control signal showing the largest value is passed. As shown in FIG. 2, the control signal input to the high signal select 22 is a control signal that has passed through the low signal select 21 and a control signal output from the minimum fuel securing unit 25.
【００３４】最小燃料確保部２５は、燃焼器２において
混合気が燃焼するために必要となる最小燃料供給量を確
保するために、最小燃料供給量の値に応じた制御信号を
出力するようになっている。最小燃料確保部２５から出
力される制御信号は、上述した回転数用演算部１３や加
速度用演算部１６により演算される制御信号と同様に、
燃料調節弁１９の開度を操作する操作量を決定するため
の信号であり、燃料調節弁１９の開度（％）として表さ
れる。なお、本実施形態では、本ガスタービン装置を起
動する際には、この最小燃料確保部２５により確保され
る最小燃料供給量の燃料が燃焼器２に供給されつつ混合
気への着火動作が行われるようになっている。The minimum fuel securing section 25 outputs a control signal according to the value of the minimum fuel supply amount in order to secure the minimum fuel supply amount required for the air-fuel mixture to burn in the combustor 2. Has become. The control signal output from the minimum fuel securing unit 25 is similar to the control signals calculated by the rotation speed calculation unit 13 and the acceleration calculation unit 16 described above.
It is a signal for determining the operation amount for operating the opening of the fuel control valve 19, and is represented as the opening (%) of the fuel control valve 19. In the present embodiment, when the present gas turbine device is started, the ignition of the air-fuel mixture is performed while the minimum fuel supply amount of fuel secured by the minimum fuel securing portion 25 is supplied to the combustor 2. It is supposed to be.
【００３５】図３（ａ）は本実施形態における最小燃料
確保部の構成を示す模式図であり、図３（ｂ）は図３
（ａ）に示す第１補正値算出部が備える関数を示す模式
図である。最小燃料確保部２５は、空気温度測定部１７
により測定された空気の温度に応じて、最小燃料供給量
を加減するように構成されている。具体的には、まず、
空気温度測定部１７により測定された温度に応じて変動
する第１の補正値（以下、第１補正値という）を第１補
正値算出部２６により算出する。そして、算出された第
１補正値（ＦＣＶα）を、所定の基準最小燃料供給量
（ＦＣＶst）に加算することにより、確保すべき最小燃
料供給量（ＦＣＶmin）を求めるようになっている。な
お、第１補正値および基準最小燃料供給量は、燃料調節
弁１９の開度（％）として表すことができる。FIG. 3 (a) is a schematic view showing the structure of the minimum fuel securing portion in this embodiment, and FIG. 3 (b) is shown in FIG.
It is a schematic diagram which shows the function with which the 1st correction value calculation part shown to (a) is equipped. The minimum fuel securing section 25 is the air temperature measuring section 17
The minimum fuel supply amount is adjusted according to the temperature of the air measured by. Specifically, first,
A first correction value calculation unit 26 calculates a first correction value (hereinafter, referred to as a first correction value) that varies according to the temperature measured by the air temperature measurement unit 17. Then, the calculated first correction value (FCVα) is added to a predetermined reference minimum fuel supply amount (FCVst) to obtain the minimum fuel supply amount (FCVmin) to be secured. The first correction value and the reference minimum fuel supply amount can be expressed as the opening degree (%) of the fuel control valve 19.
【００３６】一般に、混合気が燃焼するために必要な最
小燃料供給量は、混合気における空気と燃料との混合
比、即ち、空燃比（Air Fuel Ratio、Ａ／Ｆ）によっ
て左右されるため、混合気を形成する空気の量に応じて
変動することになる。従って、基準最小燃料供給量は、
混合気における空気量、即ち、タービン１の回転数に応
じて変動させる必要がある。図３（ａ）において、本実
施形態では、ガスタービン装置、即ち、燃焼器流入空気
温度（ＣＩＴ）が高温のときに混合気が燃焼するために
必要とされる最小空燃比（Ａ／Ｆmin）を予め設定す
る。そして、回転数検出部１２により検出されたタービ
ン１の回転数（ＮＲ）を、最小空燃比（Ａ／Ｆmin）で
乗算することにより基準最小燃料供給量（ＦＣＶst）が
算出される。Generally, the minimum fuel supply amount required for combustion of the air-fuel mixture depends on the air-fuel ratio (Air Fuel Ratio, A / F) in the air-fuel mixture. It will fluctuate depending on the amount of air forming the air-fuel mixture. Therefore, the standard minimum fuel supply is
It is necessary to change the amount of air in the air-fuel mixture, that is, the number of revolutions of the turbine 1. In FIG. 3A, in the present embodiment, the gas turbine device, that is, the minimum air-fuel ratio (A / Fmin) required for burning the air-fuel mixture when the combustor inflow air temperature (CIT) is high. Is set in advance. Then, the reference minimum fuel supply amount (FCVst) is calculated by multiplying the rotation speed (NR) of the turbine 1 detected by the rotation speed detection unit 12 by the minimum air-fuel ratio (A / Fmin).
【００３７】一般に、起動時において混合気の着火動作
が行われる間は、タービンの回転数は着火に好ましい一
定の回転数に維持される。従って、上述した基準最小燃
料供給量の算出式によれば、着火動作時の基準最小燃料
供給量は一定となる。なお、上述した基準最小燃料供給
量とは別に、着火動作時用の着火用基準最小燃料供給量
を固定値として設け、着火動作時にはこの着火用基準最
小燃料供給量に第１補正値（ＦＣＶα）を加算又は減算
することにより最小燃料供給量（ＦＣＶmin）を求める
ようにしてもよい。この場合、上述した基準最小燃料供
給量と着火用基準最小燃料供給量との切り替えは、起動
後のタービンの回転数が定格回転数に達した時点で行う
のが好適である。In general, the rotational speed of the turbine is maintained at a constant rotational speed which is preferable for ignition, while the ignition operation of the air-fuel mixture is carried out at startup. Therefore, according to the above-described formula for calculating the reference minimum fuel supply amount, the reference minimum fuel supply amount during the ignition operation becomes constant. In addition to the above-described reference minimum fuel supply amount, the ignition reference minimum fuel supply amount for ignition operation is set as a fixed value, and during ignition operation, the first correction value (FCVα) is added to the ignition reference minimum fuel supply amount. The minimum fuel supply amount (FCVmin) may be obtained by adding or subtracting. In this case, it is preferable that the switching between the reference minimum fuel supply amount and the ignition reference minimum fuel supply amount described above is performed at the time when the rotation speed of the turbine after the start-up reaches the rated rotation speed.
【００３８】第１補正値算出部２６により算出される第
１補正値は、上述したように、空気温度測定部１７によ
り測定された温度によって変動する。この点について図
３（ｂ）を参照して説明する。図３（ｂ）に示す座標系
は、空気温度測定部１７により測定された空気の温度、
即ち、燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）を横座標軸とし、
第１補正値（ＦＣＶα）を縦座標軸としている。The first correction value calculated by the first correction value calculating section 26 varies depending on the temperature measured by the air temperature measuring section 17, as described above. This point will be described with reference to FIG. The coordinate system shown in FIG. 3B is the temperature of the air measured by the air temperature measuring unit 17,
That is, the abscissa axis is the combustor inlet air temperature (CIT)
The first correction value (FCVα) is used as the ordinate axis.
【００３９】この座標系には関数Ｙが設定されており、
変数となる燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）の値によって
決定される関数Ｙの値を、求めるべき第１補正値（ＦＣ
Ｖα）としている。この関数Ｙは、図３（ｂ）に示すよ
うに、燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）の値が大きくなる
に従って、第１補正値（ＦＣＶα）の値が低くなるよう
に設定されている。A function Y is set in this coordinate system,
The value of the function Y determined by the value of the combustor inflow air temperature (CIT) which is a variable is the first correction value (FC
Vα). As shown in FIG. 3B, the function Y is set so that the value of the first correction value (FCVα) decreases as the value of the combustor inflow air temperature (CIT) increases.
【００４０】このような第１補正値算出部２６によれ
ば、図３（ｂ）に示すように、例えば、燃焼器流入空気
温度（ＣＩＴ）の温度がｔ１℃の場合は、このｔ１に対
応する第１補正値の値はα３％となる。また、燃焼器流
入空気温度（ＣＩＴ）の温度がｔ３℃の場合は、この温
度に対応する第１補正値の値はα１％となり、同様に、
ｔ２℃に対応する第１補正値の値はα２％となる。この
ようにして算出された第１補正値（ＦＣＶα）は、図３
（ａ）に示すように、基準最小燃料供給量（ＦＣＶst）
に加算される。According to the first correction value calculating section 26, as shown in FIG. 3B, for example, when the temperature of the combustor inflow air temperature (CIT) is t 1 ° C., this t 1 The value of the first correction value corresponding to is 3 %. Further, when the temperature of the combustor inflow air temperature (CIT) is t 3 ° C, the value of the first correction value corresponding to this temperature is α 1 %, and similarly,
The value of the first correction value corresponding to t 2 ° C is α 2 %. The first correction value (FCVα) calculated in this way is shown in FIG.
As shown in (a), the reference minimum fuel supply amount (FCVst)
Is added to.
【００４１】つまり、本実施形態における最小燃料確保
部２５によれば、燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）が高い
場合には、基準最小燃料供給量（ＦＣＶst）に加算され
る第１補正値（ＦＣＶα）は小さく、これにより、求め
られる最小燃料供給量（ＦＣＶmin）は相対的に小さい
値となる。一方、燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）が低い
場合には、基準最小燃料供給量（ＦＣＶst）に加算され
る第１補正値（ＦＣＶα）は大きくなり、これにより、
求められる最小燃料供給量（ＦＣＶmin）は相対的に大
きい値となる。That is, according to the minimum fuel securing section 25 in the present embodiment, when the combustor inflow air temperature (CIT) is high, the first correction value (FCVα) to be added to the reference minimum fuel supply amount (FCVst). ) Is small, whereby the required minimum fuel supply amount (FCVmin) becomes a relatively small value. On the other hand, when the combustor inflow air temperature (CIT) is low, the first correction value (FCVα) added to the reference minimum fuel supply amount (FCVst) becomes large, which results in
The required minimum fuel supply amount (FCVmin) has a relatively large value.
【００４２】従って、空気温度測定部１７により測定さ
れる空気の温度（燃焼器流入空気温度）が高くなるに従
って最小燃料供給量は低くなり、空気温度測定部１７に
より測定される空気の温度が低くなるに従って最小燃料
供給量が高くなることになる。その結果、温度に応じた
最適な量の燃料が供給されることになるので、起動時に
は着火動作を安定させることが可能となり、負荷急減時
にはタービン１のオーバースピードを防止することが可
能となる。Therefore, as the temperature of the air measured by the air temperature measuring unit 17 (the temperature of the air flowing into the combustor) increases, the minimum fuel supply amount decreases, and the temperature of the air measured by the air temperature measuring unit 17 decreases. As it becomes, the minimum fuel supply amount becomes higher. As a result, an optimum amount of fuel is supplied according to the temperature, so that it is possible to stabilize the ignition operation at the time of startup and prevent overspeed of the turbine 1 at the time of sudden load reduction.
【００４３】本実施形態に係るタービン制御部１１によ
れば、最小燃料確保部２５と、上述したハイシグナルセ
レクト２２とが協働することにより、常に、最小燃料供
給量を上回る量の燃料が燃焼器２に供給されることにな
る。この点について詳述すると、上述した機能を持つハ
イシグナルセレクト２２によれば、最小燃料確保部２５
からの制御信号よりもロウシグナルセレクト２１からの
制御信号の値の方が大きければ、最小燃料確保部２５か
らの制御信号は選択されず、ロウシグナルセレクト２１
からの制御信号が選択されることになる。この場合に選
択された制御信号に基づいた燃料供給量は、必然的に最
小燃料供給量を上回ることになる。一方、ロウシグナル
セレクト２１からの制御信号が極端に小さく、最小燃料
確保部２５からの制御信号の方が大きければ、ロウシグ
ナルセレクト２１からの制御信号は選択されず、最小燃
料確保部２５からの制御信号が選択され、最小燃料供給
量が確保されることになる。According to the turbine control section 11 of the present embodiment, the minimum fuel securing section 25 and the above-mentioned high signal select 22 cooperate with each other to always burn an amount of fuel exceeding the minimum fuel supply amount. Will be supplied to the vessel 2. Explaining this point in detail, according to the high signal select 22 having the above-mentioned function, the minimum fuel securing section 25
If the value of the control signal from the row signal select 21 is larger than that of the row signal select 21, the control signal from the minimum fuel securing section 25 is not selected and the row signal select 21
Will be selected. In this case, the fuel supply amount based on the control signal selected inevitably exceeds the minimum fuel supply amount. On the other hand, if the control signal from the row signal select 21 is extremely small and the control signal from the minimum fuel securing section 25 is larger, the control signal from the row signal select 21 will not be selected, and the control signal from the minimum fuel securing section 25 will not be selected. The control signal is selected to ensure the minimum fuel supply.
【００４４】次に、本実施形態における最小燃料確保部
の動作について図４を参照して説明する。図４（ａ）は
本実施形態における最小燃料確保部により着火動作時に
供給される最小燃料供給量を示す図であり、図４（ｂ）
は、負荷除去時に各種値が変動する様子を示す図であ
る。Next, the operation of the minimum fuel securing section in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a diagram showing the minimum fuel supply amount supplied during the ignition operation by the minimum fuel securing unit in the present embodiment, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing how various values fluctuate when a load is removed.
【００４５】基準最小燃料供給量（ＦＣＶst）に加算さ
れる第１補正値（ＦＣＶα）は、上述したように、燃焼
器流入空気温度（ＣＩＴ）の値により変動する。従っ
て、最終的に求められる最小燃料供給量（ＦＣＶmin）
は、図４（ａ）に示すように、燃焼器流入空気温度（Ｃ
ＩＴ）の値（図３（ｂ）に示すｔ１℃からｔ３℃）に応
じて、Ｆ１からＦ３の間で変動することになる。なお、
Ｆ１は、燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）の値がｔ１℃
（図３（ｂ）参照）のときに対応する最小燃料供給量で
あり、同様に、Ｆ２はｔ２℃に、Ｆ３はｔ３℃に対応す
る最小燃料供給量である。そして、この最小燃料供給量
に基づいて燃料調節弁（ＦＣＶ）１９の開度が決定さ
れ、着火動作が行われている間はこの最小燃料供給量が
供給されることになる。The first correction value (FCVα) added to the reference minimum fuel supply amount (FCVst) varies depending on the value of the combustor inflow air temperature (CIT) as described above. Therefore, the final required fuel supply amount (FCVmin)
Is the combustor inflow air temperature (C
Depending on the value of (IT) (t 1 ° C to t 3 ° C shown in FIG. 3B), the value fluctuates between F 1 and F 3 . In addition,
F 1 has a combustor inflow air temperature (CIT) value of t 1 ℃
(See FIG. 3 (b)), the minimum fuel supply amount corresponds to, and similarly, F 2 is the minimum fuel supply amount corresponding to t 2 ° C and F 3 is the minimum fuel supply amount corresponding to t 3 ° C. Then, the opening degree of the fuel control valve (FCV) 19 is determined based on this minimum fuel supply amount, and this minimum fuel supply amount is supplied during the ignition operation.
【００４６】このようにして、着火時のガスタービン装
置の温度、即ち、燃焼器流入空気温度に応じた適量の燃
料が燃焼器２に供給されながら着火動作が行われるた
め、確実に混合気に着火させることが可能となる。ま
た、過剰な燃料が供給されてしまうことが防止されるた
め、着火直後にガスタービン装置の温度が上昇してしま
うことを防止することが可能となる。In this way, the ignition operation is performed while the appropriate amount of fuel corresponding to the temperature of the gas turbine device at the time of ignition, that is, the temperature of the air flowing into the combustor is supplied to the combustor 2, so that the air-fuel mixture is surely mixed. It is possible to ignite. In addition, since it is possible to prevent excessive fuel from being supplied, it is possible to prevent the temperature of the gas turbine device from rising immediately after ignition.
【００４７】図４（ｂ）に示すように、負荷（ＬＯＡ
Ｄ）が急減した場合、タービン１の回転数（ＮＲ）を定
格回転数に維持するためには、必然的に燃料調節弁１９
（ＦＣＶ）の開度が小さくなる。特に、高負荷条件下で
長時間運転を続けていた場合には、ガスタービン装置の
温度、即ち、燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）が高温とな
っているため、燃料調節弁１９（ＦＣＶ）の開度が最小
燃料供給量を供給する開度にまで低下することがある。
このような場合、従来では、図４（ｂ）に示す最小燃料
供給量（Ｆ５）の燃料が供給された場合でも、そのとき
の燃焼器流入空気温度（ＣＩＴ）によっては過剰な燃料
供給となり、タービン１の回転数（ＮＲ）がオーバース
ピードとなってしまうことがあった（図４（ｂ）の点線
参照）。As shown in FIG. 4B, the load (LOA
When D) suddenly decreases, in order to maintain the rotation speed (NR) of the turbine 1 at the rated rotation speed, it is inevitable that the fuel control valve 19
The opening of (FCV) becomes smaller. In particular, when the operation is continued for a long time under a high load condition, the temperature of the gas turbine device, that is, the combustor inflow air temperature (CIT) is high, so that the fuel control valve 19 (FCV) The opening may decrease to an opening that supplies the minimum fuel supply amount.
In such a case, conventionally, even if the fuel of the minimum fuel supply amount (F 5 ) shown in FIG. 4B is supplied, excessive fuel supply may occur depending on the combustor inflow air temperature (CIT) at that time. In some cases, the rotation speed (NR) of the turbine 1 becomes overspeed (see the dotted line in FIG. 4B).
【００４８】この点、本実施形態によれば、燃焼器流入
空気温度（ＣＩＴ）が高い場合には、基準最小燃料供給
量に第１補正値はほとんど加算されないので、図４
（ｂ）に示すＦ４の値にまで最小燃料供給量を低下させ
ることができる。その結果、燃焼器流入空気温度（ＣＩ
Ｔ）に応じた適量の燃料が供給されることになるので、
タービン１のオーバースピードを防止することが可能と
なり（図４（ｂ）の実線参照）、これにより、ガスター
ビン装置が許容し得る最大限の負荷量で運転させること
が可能となる。In this respect, according to this embodiment, when the combustor inflow air temperature (CIT) is high, the first correction value is hardly added to the reference minimum fuel supply amount.
The minimum fuel supply amount can be reduced to the value of F 4 shown in (b). As a result, the combustor inlet air temperature (CI
Since an appropriate amount of fuel according to T) will be supplied,
It is possible to prevent the overspeed of the turbine 1 (see the solid line in FIG. 4B), which allows the gas turbine apparatus to operate at the maximum load amount that the gas turbine apparatus can tolerate.
【００４９】次に、本発明であるガスタービン装置の第
２の実施形態について図５を参照して説明する。なお、
特に説明しない点については上述した第１の実施形態と
同様であるので説明を省略する。図５（ａ）は本実施形
態における最小燃料確保部の構成を示す模式図であり、
図５（ｂ）は本実施形態であるガスタービン装置から負
荷が除去された場合に各種値が変動する様子を経時的に
示す図である。Next, a second embodiment of the gas turbine device according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition,
The points that are not particularly described are the same as those in the above-described first embodiment, and thus the description thereof is omitted. FIG. 5A is a schematic diagram showing the configuration of the minimum fuel securing portion in the present embodiment,
FIG. 5 (b) is a diagram showing how various values fluctuate when the load is removed from the gas turbine device according to the present embodiment with time.
【００５０】図５（ａ）に示すように、本実施形態にお
ける最小燃料確保部２５は、第２の補正値（以下、第２
補正値という）を算出する第２補正値算出部２７を備え
ている。第２補正値算出部２７は回転数検出部１２に接
続されており、回転数検出部１２により検出された検出
値、即ち、タービン１の回転数が第２補正値算出部２７
に常時送られてくるようになっている。第２補正値算出
部２７には、所定の基準回転数が予め設定されており、
回転数検出部１２から送られてくるタービン１の回転数
が基準回転数を超えた場合には、超えた分の回転数に比
例して変動する第２補正値（ＦＣＶβ）を算出するよう
になっている。As shown in FIG. 5 (a), the minimum fuel securing section 25 in this embodiment has a second correction value (hereinafter referred to as the second correction value).
A second correction value calculation unit 27 that calculates a correction value) is provided. The second correction value calculation unit 27 is connected to the rotation speed detection unit 12, and the detection value detected by the rotation speed detection unit 12, that is, the rotation speed of the turbine 1 is the second correction value calculation unit 27.
It is always sent to. A predetermined reference rotation speed is preset in the second correction value calculation unit 27,
When the rotation speed of the turbine 1 sent from the rotation speed detection unit 12 exceeds the reference rotation speed, a second correction value (FCVβ) that changes in proportion to the rotation speed is calculated. Has become.
【００５１】第２補正値算出部２７により算出された第
２補正値（ＦＣＶβ）は、図５（ａ）に示すように、最
小燃料供給量（ＦＣＶmin）に加算される。このように
構成された最小燃料確保部２５によれば、通常は、第１
の実施形態と同じ値である最小燃料供給量（ＦＣＶmi
n）が確保されるが、上述したように、基準回転数を超
えた場合には第２補正値（ＦＣＶβ）が最小燃料供給量
（ＦＣＶmin）に加算されることになる。The second correction value (FCVβ) calculated by the second correction value calculation unit 27 is added to the minimum fuel supply amount (FCVmin) as shown in FIG. 5 (a). According to the minimum fuel securing section 25 configured in this way, normally,
Fuel consumption (FCVmi
n) is ensured, but as described above, when the reference speed is exceeded, the second correction value (FCVβ) is added to the minimum fuel supply amount (FCVmin).
【００５２】第１の実施形態で述べたように、基準最小
燃料供給量（ＦＣＶst）に補正値（ＦＣＶα）を加算す
ることで確保すべき最小燃料供給量（ＦＣＶmin）が求
められ、この最小燃料供給量（ＦＣＶmin）が供給され
ることでタービン１のオーバースピードが回避されるこ
とは上述した通りである。しかし、この場合でも、図５
（ｂ）に示すように、タービン１の回転数（ＮＲ）はあ
る程度昇速する。すると、空気圧縮機３はタービン１に
連動するので、燃焼器２に供給される空気流量が増加し
て混合気を形成する空気の比率が高くなってしまい、場
合によっては、フレームアウトを起こすことがある。As described in the first embodiment, the minimum fuel supply amount (FCVmin) to be ensured is obtained by adding the correction value (FCVα) to the reference minimum fuel supply amount (FCVst). As described above, the overspeed of the turbine 1 is avoided by supplying the supply amount (FCVmin). However, even in this case, FIG.
As shown in (b), the rotational speed (NR) of the turbine 1 increases to some extent. Then, since the air compressor 3 is interlocked with the turbine 1, the flow rate of the air supplied to the combustor 2 increases and the ratio of the air that forms the air-fuel mixture increases, which may cause flameout in some cases. There is.
【００５３】本実施形態では、図５（ｂ）に示すよう
に、基準回転数はＮＲstの値に設定されており、この基
準回転数（ＮＲst）を超えた分の回転数（ＮＲ）に比例
する値が第２補正値として算出される。そして、この第
２補正値が最小燃料供給量（ＦＣＶmin）に加算される
ことにより、最終的に求められる最小燃料供給量の値
が、タービン１の回転数に応じてＴ１からＴ２までの間
引き上げられる。その結果、混合気を形成する空気の量
に応じて燃料の供給量を増加させることができ、フレー
ムアウトの発生を防止することが可能となる。即ち、本
実施形態によれば、タービン１のオーバースピードを防
止しつつ、フレームアウトを防止することが可能とな
る。In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the reference rotation speed is set to the value of NRst, and is proportional to the rotation speed (NR) that exceeds this reference rotation speed (NRst). The value to be calculated is calculated as the second correction value. Then, by adding the second correction value to the minimum fuel supply amount (FCVmin), the value of the minimum fuel supply amount finally obtained is from T 1 to T 2 depending on the rotation speed of the turbine 1. Be raised for a while. As a result, the fuel supply amount can be increased according to the amount of air forming the air-fuel mixture, and flameout can be prevented. That is, according to the present embodiment, it is possible to prevent the flameout while preventing the overspeed of the turbine 1.
【００５４】なお、本発明のガスタービン装置は、上述
の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。The gas turbine apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱交換器により加温された空気の温度を測定することに
より、燃焼に供される直前の空気の温度を測定できる。
そして、起動時に、測定された空気の温度に基づいて変
動させた最小燃料供給量を燃焼器に供給することによ
り、着火に最適な量の燃料を供給することができる。そ
の結果、確実にガスタービン装置を起動させることが可
能になるとともに、着火直後のガスタービン装置の温度
上昇を抑えることが可能となる。As described above, according to the present invention,
By measuring the temperature of the air heated by the heat exchanger, the temperature of the air immediately before being subjected to combustion can be measured.
Then, at the time of start-up, the minimum amount of fuel supply varied based on the measured temperature of air is supplied to the combustor, so that the optimum amount of fuel for ignition can be supplied. As a result, it is possible to reliably start the gas turbine device, and it is possible to suppress the temperature rise of the gas turbine device immediately after ignition.
【００５６】また、本発明によれば、高負荷下で運転し
た後に負荷が急減した場合にも、燃焼に供される空気の
温度に応じて最適な最小燃料供給量を供給することがで
きる。従って、燃焼器に供給される燃料が過多となるこ
とによるオーバースピードを防止することが可能とな
る。その結果、ガスタービン装置が許容し得る最大の負
荷量で運転することが可能になる。Further, according to the present invention, the optimum minimum fuel supply amount can be supplied according to the temperature of the air used for combustion even when the load is suddenly reduced after operating under high load. Therefore, it is possible to prevent overspeed due to an excessive amount of fuel supplied to the combustor. As a result, it becomes possible to operate with the maximum load amount that the gas turbine device can tolerate.
【図１】本発明の第１の実施形態であるガスタービン装
置の全体構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a gas turbine device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施形態における制御装置の構
成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a control device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】図３（ａ）は本発明の第１の実施形態における
最小燃料確保部の構成を示す模式図であり、図３（ｂ）
は図３（ａ）に示す補正値算出部が備える関数を示す模
式図である。FIG. 3 (a) is a schematic diagram showing a configuration of a minimum fuel securing portion in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b).
FIG. 4 is a schematic diagram showing a function provided in the correction value calculation unit shown in FIG.
【図４】図４（ａ）は本発明の第１の実施形態における
最小燃料確保部により着火動作時に供給される最小燃料
供給量を示す図であり、図４（ｂ）は、負荷除去時に各
種値が変動する様子を示す図である。FIG. 4 (a) is a diagram showing a minimum fuel supply amount supplied by the minimum fuel securing portion in the first embodiment of the present invention during an ignition operation, and FIG. 4 (b) is a diagram showing a minimum fuel supply amount during load removal. It is a figure which shows a mode that various values change.
【図５】図５（ａ）は本発明の第２の実施形態における
最小燃料確保部の構成を示す模式図であり、図５（ｂ）
は本発明の第２の実施形態であるガスタービン装置から
負荷が除去された場合に各種値が変動する様子を経時的
に示す図である。FIG. 5 (a) is a schematic diagram showing a configuration of a minimum fuel securing portion in the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b).
FIG. 7 is a diagram showing with time how various values fluctuate when a load is removed from the gas turbine device according to the second embodiment of the present invention.
１ タービン ２ 燃焼器 ３ 空気圧縮機 ４ 熱交換器 ５ 発電機 ６ 回転軸 ７ 配管 １１ タービン制御部 １２ 回転数検出部 １３ 回転数用演算部 １５ 加速度算出部 １６ 加速度用演算部 １７ 空気温度測定部 １８ 開度操作部 １９ 燃料調節弁 ２１ ロウシグナルセレクト ２２ ハイシグナルセレクト ２５ 最小燃料確保部 ２６ 第１補正値算出部 ２７ 第２補正値算出部 1 turbine 2 Combustor 3 air compressor 4 heat exchanger 5 generator 6 rotation axes 7 piping 11 Turbine controller 12 Rotation speed detector 13 Speed calculation unit 15 Acceleration calculator 16 Acceleration calculation unit 17 Air temperature measuring unit 18 Opening control section 19 Fuel control valve 21 Low Signal Select 22 High Signal Select 25 Minimum fuel securing section 26 First Correction Value Calculation Unit 27 Second Correction Value Calculation Unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 政博 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 古谷 泰 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 片岡 匡史 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Masahiro Miyamoto 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside the EBARA CORPORATION (72) Inventor Yasushi Furuya 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside the EBARA CORPORATION (72) Inventor Masafumi Kataoka 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd. Inside the EBARA CORPORATION
Claims (7)
焼により発生した燃焼ガスをタービンに供給することに
より前記タービンを回転駆動するガスタービン装置にお
いて、 燃焼ガスの熱を利用して燃焼に供される空気を加温する
熱交換器と、前記熱交換器により加温された空気の温度
を測定する空気温度測定部と、混合気が燃焼するために
必要な最小燃料供給量を確保する最小燃料確保部とを設
け、前記最小燃料確保部は、前記空気温度測定部により
測定された空気の温度に応じて前記最小燃料供給量を加
減することを特徴とするガスタービン装置。1. A gas turbine apparatus for rotating a turbine by combusting a mixture of air and fuel and supplying combustion gas generated by the combustion to the turbine. A heat exchanger that heats the air supplied to the air, an air temperature measurement unit that measures the temperature of the air heated by the heat exchanger, and a minimum fuel supply amount required for the mixture to burn. And a minimum fuel ensuring section, wherein the minimum fuel ensuring section adjusts the minimum fuel supply amount according to the temperature of the air measured by the air temperature measuring section.
燃料供給量に、前記空気温度測定部により測定された空
気の温度に応じて変動する第１の補正値を加算又は減算
することにより、前記最小燃料供給量を加減することを
特徴とする請求項１に記載のガスタービン装置。2. The minimum fuel securing section adds or subtracts a first correction value, which varies depending on the temperature of the air measured by the air temperature measuring section, to or from a predetermined reference minimum fuel supply amount. The gas turbine system according to claim 1, wherein the minimum fuel supply amount is adjusted.
部により測定される空気の温度を変数とした所定の関数
により与えられる値であることを特徴とする請求項２に
記載のガスタービン装置。3. The gas according to claim 2, wherein the first correction value is a value given by a predetermined function having a temperature of air measured by the air temperature measuring unit as a variable. Turbine equipment.
測定される空気の温度が高くなるに従って、前記第１の
補正値が低くなるように設定されていることを特徴とす
る請求項３に記載のガスタービン装置。4. The function is set so that the first correction value becomes lower as the temperature of the air measured by the air temperature measuring unit becomes higher. The described gas turbine device.
合気の着火時に供給される燃料供給量は、前記最小燃料
確保部により確保された前記最小燃料供給量であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガスタ
ービン装置。5. The fuel supply amount supplied when the gas mixture is ignited when the gas turbine device is started up is the minimum fuel supply amount secured by the minimum fuel securing portion. The gas turbine device according to any one of 1 to 4.
えた場合には、前記所定回転数を超えた分の前記タービ
ンの回転数に応じて変動する第２の補正値を前記最小燃
料供給量に加算することを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載のガスタービン装置。6. When the number of revolutions of the turbine exceeds a predetermined number of revolutions, a second correction value that varies according to the number of revolutions of the turbine exceeding the predetermined number of revolutions is used as the minimum fuel supply. The gas turbine device according to claim 1, wherein the gas turbine device is added to the amount.
超えた分の前記タービンの回転数に比例して変動するこ
とを特徴とする請求項６に記載のガスタービン装置。7. The gas turbine apparatus according to claim 6, wherein the second correction value fluctuates in proportion to the number of revolutions of the turbine that exceeds the predetermined number of revolutions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002033039A JP2003232229A (en) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | Gas turbine device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002033039A JP2003232229A (en) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | Gas turbine device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003232229A true JP2003232229A (en) | 2003-08-22 |
Family
ID=27775983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002033039A Pending JP2003232229A (en) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | Gas turbine device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003232229A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015517076A (en) * | 2012-03-09 | 2015-06-18 | エネル − コア パワー、インコーポレイテッド | Slow oxidation using heat transfer |
| US9926846B2 (en) | 2008-12-08 | 2018-03-27 | Ener-Core Power, Inc. | Oxidizing fuel in multiple operating modes |
-
2002
- 2002-02-08 JP JP2002033039A patent/JP2003232229A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9926846B2 (en) | 2008-12-08 | 2018-03-27 | Ener-Core Power, Inc. | Oxidizing fuel in multiple operating modes |
| JP2015517076A (en) * | 2012-03-09 | 2015-06-18 | エネル − コア パワー、インコーポレイテッド | Slow oxidation using heat transfer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5465950B2 (en) | Control device for aircraft gas turbine engine | |
| US6978597B2 (en) | Flame detecting apparatus for gas turbine | |
| JP3949014B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| JP6633960B2 (en) | Ignition detection device for aircraft gas turbine engine | |
| KR20010007259A (en) | Method of operation of industrial gas turbine for optimal performance | |
| US20040200207A1 (en) | Gas turbine apparatus | |
| JP2010025069A (en) | Control device of two-shaft type gas turbine system | |
| JP6331138B2 (en) | Flow ratio calculation device, control device including the same, gas turbine plant including the control device, flow ratio calculation method, and fuel system control method | |
| WO2016125370A1 (en) | Device, operation controlling device, gas turbine and state determining method | |
| JP6633962B2 (en) | Aircraft gas turbine engine controller | |
| JP3078822B2 (en) | Acceleration control device for gas turbine engine | |
| CA3089687C (en) | Controller and method | |
| JP2003232229A (en) | Gas turbine device | |
| JP2011038478A (en) | Control device and control method of gas turbine engine | |
| JP3894816B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| JPH07102998A (en) | Fuel supply control method for gas turbine | |
| JP2003206756A (en) | Gas turbine device | |
| JP3897608B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| JP3939197B2 (en) | Gas turbine apparatus starting method and gas turbine apparatus | |
| JP3902038B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| JP3960814B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| JPH0693880A (en) | Gas turbine facility and operation thereof | |
| WO2023140045A1 (en) | Gas turbine control device, gas turbine, and gas turbine control method | |
| JP2003336503A (en) | Gas turbine device | |
| JP2798533B2 (en) | Start control device for gas turbine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041026 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20061226 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061228 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20070522 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |