JP3502171B2 - ガスタービンの制御方法 - Google Patents
ガスタービンの制御方法Info
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
- F05D2270/083—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases by monitoring combustion conditions
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- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンの制御方法
に係り、特に２段式燃焼器を備えたガスタービンの同時
多缶燃焼不安定時の制御方法に関するものである。
に係り、特に２段式燃焼器を備えたガスタービンの同時
多缶燃焼不安定時の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種２段式
燃焼器を有するガスタービンは、図５にも示されている
ように、拡散燃焼が行われる第１段燃焼部２８と予混合
燃焼が行われる第２段燃焼部１３とを有している。この
種ガスタービンの燃焼器における特徴の一つとして、起
動から定格負荷に至るまでの間における燃空比、すなわ
ち燃料量と空気量の比率の変化範囲が非常に広いことが
挙げられる。
燃焼器を有するガスタービンは、図５にも示されている
ように、拡散燃焼が行われる第１段燃焼部２８と予混合
燃焼が行われる第２段燃焼部１３とを有している。この
種ガスタービンの燃焼器における特徴の一つとして、起
動から定格負荷に至るまでの間における燃空比、すなわ
ち燃料量と空気量の比率の変化範囲が非常に広いことが
挙げられる。
【０００３】２段式燃焼器を有するガスタービンは、こ
の非常に広い燃空比の変化範囲内においても、低ＮＯｘ
化の達成が可能な方式であり、第１段燃焼部２８と第２
段燃焼部１３との燃焼制御によりそれを達成している。
すなわち、起動から定格負荷まで使用される第１段燃焼
部２８においては、作動域が広い拡散燃焼方式が採用さ
れ、その後、第１段燃焼部２８の単独燃焼から、第２段
燃焼部１３と第１段燃焼部２８との同時燃焼へ切り換え
られ、そしてそれ以降には、第２段燃焼部１３が燃焼す
るように形成されている。
の非常に広い燃空比の変化範囲内においても、低ＮＯｘ
化の達成が可能な方式であり、第１段燃焼部２８と第２
段燃焼部１３との燃焼制御によりそれを達成している。
すなわち、起動から定格負荷まで使用される第１段燃焼
部２８においては、作動域が広い拡散燃焼方式が採用さ
れ、その後、第１段燃焼部２８の単独燃焼から、第２段
燃焼部１３と第１段燃焼部２８との同時燃焼へ切り換え
られ、そしてそれ以降には、第２段燃焼部１３が燃焼す
るように形成されている。
【０００４】第２段燃焼部１３においては、高負荷域で
も低ＮＯｘ化を図る為、燃焼用空気２９と燃料ノズル３
０からの燃料３１とがスワラ１４の内部で、予め混合し
て燃焼させる予混合方式が採用されている。
も低ＮＯｘ化を図る為、燃焼用空気２９と燃料ノズル３
０からの燃料３１とがスワラ１４の内部で、予め混合し
て燃焼させる予混合方式が採用されている。
【０００５】また、圧縮機２４から流出した出口空気２
５は、燃焼器１２へと導かれ、燃焼ガス２６となってタ
ービン部２７へ流入する構造となっており、第２段燃焼
部の燃焼用空気２９の流量制御は、空気流量調整機３２
により、燃料量に応じて実施されている。
５は、燃焼器１２へと導かれ、燃焼ガス２６となってタ
ービン部２７へ流入する構造となっており、第２段燃焼
部の燃焼用空気２９の流量制御は、空気流量調整機３２
により、燃料量に応じて実施されている。
【０００６】拡散燃焼では、燃料３１が噴射された場
合、安定燃焼に必要な量の空気を使用することが出来る
と共に、残った空気についても希釈に利用できるので、
ＮＯｘ濃度は燃空比に対して鈍感であり、かつ燃焼範囲
は広い。しかしながら、周囲に空気が多く存在していて
も、拡散燃焼のみでの低ＮＯｘ化には限界があるため、
予混合方式を採用している第２段燃焼部１３が必要とな
る。
合、安定燃焼に必要な量の空気を使用することが出来る
と共に、残った空気についても希釈に利用できるので、
ＮＯｘ濃度は燃空比に対して鈍感であり、かつ燃焼範囲
は広い。しかしながら、周囲に空気が多く存在していて
も、拡散燃焼のみでの低ＮＯｘ化には限界があるため、
予混合方式を採用している第２段燃焼部１３が必要とな
る。
【０００７】図６は、予混合方式を採用した第２段燃焼
部１３における燃空比とＮＯｘ濃度又はＣＯ濃度との関
係を示した図である。この図に示されているように、Ｎ
Ｏｘ濃度３３およびＣＯ濃度３４が共に低い燃空比の範
囲３５が存在する。すなわち、前記範囲３５内の燃空比
となるよう調整した場合には、低ＮＯｘ濃度でかつ安定
した燃焼が得られるわけである。
部１３における燃空比とＮＯｘ濃度又はＣＯ濃度との関
係を示した図である。この図に示されているように、Ｎ
Ｏｘ濃度３３およびＣＯ濃度３４が共に低い燃空比の範
囲３５が存在する。すなわち、前記範囲３５内の燃空比
となるよう調整した場合には、低ＮＯｘ濃度でかつ安定
した燃焼が得られるわけである。
【０００８】これを実現するために、第２段燃焼部１３
に図３のスワラ１４で示される予混合燃焼方式を採用し
た場合には、燃料と空気との混合が良好となり、燃空比
を下げることにより、火炎温度を低下させ、ＮＯｘ濃度
の低減化を図ることが可能である。
に図３のスワラ１４で示される予混合燃焼方式を採用し
た場合には、燃料と空気との混合が良好となり、燃空比
を下げることにより、火炎温度を低下させ、ＮＯｘ濃度
の低減化を図ることが可能である。
【０００９】しかし、燃焼は燃焼器の個体差、燃焼用空
気の温度や湿度の変化、又は燃料の発熱量や成分の変化
により、微妙に変化するものである。特に、ガスタービ
ンに複数個の燃焼器を設けてある場合には、それぞれの
燃焼器の燃焼状況が異なることから、安定な燃焼が得ら
れないことがある。
気の温度や湿度の変化、又は燃料の発熱量や成分の変化
により、微妙に変化するものである。特に、ガスタービ
ンに複数個の燃焼器を設けてある場合には、それぞれの
燃焼器の燃焼状況が異なることから、安定な燃焼が得ら
れないことがある。
【００１０】ＮＯｘ濃度の変化は燃空比に対して敏感で
あり、かつ安定燃焼範囲が狭いため、燃空比の細かい制
御が必要である。又、予混合燃焼時の燃焼用空気２９の
流量制御は、前述のように空気流量調整機３２により燃
料量に応じて行われている。
あり、かつ安定燃焼範囲が狭いため、燃空比の細かい制
御が必要である。又、予混合燃焼時の燃焼用空気２９の
流量制御は、前述のように空気流量調整機３２により燃
料量に応じて行われている。
【００１１】ここで、従来のガスタービンにおける燃焼
器の取り付け状況を説明すると、図７，８，９はガスタ
ービンにおける燃焼器の取り付け状況を示す図で、図７
はガスタービン本体の模式側面図、図８は図７のＡ−Ａ
矢視図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿う側面図を示してい
る。
器の取り付け状況を説明すると、図７，８，９はガスタ
ービンにおける燃焼器の取り付け状況を示す図で、図７
はガスタービン本体の模式側面図、図８は図７のＡ−Ａ
矢視図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿う側面図を示してい
る。
【００１２】図７に示すように左端部に燃焼器１２が取
り付けられており、右端が排気部３６になっている。ま
た、図８からわかるように、燃焼器１２はガスタービン
本体の周辺部に同方向にほぼ等間隔に複数個設置されて
いる。なお、燃焼器１２には、その全数に空気流量調整
機が付設されている。空気流量調整機は、燃焼器全数を
同時又は個別に制御するが、燃焼器の個体差等の影響か
ら、燃焼状態が非常に不安定となりやすい。
り付けられており、右端が排気部３６になっている。ま
た、図８からわかるように、燃焼器１２はガスタービン
本体の周辺部に同方向にほぼ等間隔に複数個設置されて
いる。なお、燃焼器１２には、その全数に空気流量調整
機が付設されている。空気流量調整機は、燃焼器全数を
同時又は個別に制御するが、燃焼器の個体差等の影響か
ら、燃焼状態が非常に不安定となりやすい。
【００１３】このような理由から、第２段燃焼部の燃料
である２次燃料を、第２段燃焼部に投入しても、第１段
燃焼部から第２段燃焼部への火移りができずに２次燃料
が点火しなかったり、あるいは第２段燃焼部が失火して
しまう場合があった。このような場合は、２次燃料は燃
焼せずにそのまま排出されるので、大幅な効率低下とな
った。このような大幅な効率低下については、図９に示
すような、排気部３６の周方向に設置されてある複数の
排気ガス温度測定用熱電対３７による温度分布の測定結
果から、捕えることが出来る。
である２次燃料を、第２段燃焼部に投入しても、第１段
燃焼部から第２段燃焼部への火移りができずに２次燃料
が点火しなかったり、あるいは第２段燃焼部が失火して
しまう場合があった。このような場合は、２次燃料は燃
焼せずにそのまま排出されるので、大幅な効率低下とな
った。このような大幅な効率低下については、図９に示
すような、排気部３６の周方向に設置されてある複数の
排気ガス温度測定用熱電対３７による温度分布の測定結
果から、捕えることが出来る。
【００１４】図１０は、排気ガスの温度分布の測定線図
である。各燃焼器が正常に稼働しているときの正常の温
度分布３８に対して、燃焼器の内のいくつかが不安定な
燃焼状態にある異常時の温度分布３９には、排気ガス温
度に部分的な低下が現われるので、燃焼器の不具合の状
況を捕えることが出来る。
である。各燃焼器が正常に稼働しているときの正常の温
度分布３８に対して、燃焼器の内のいくつかが不安定な
燃焼状態にある異常時の温度分布３９には、排気ガス温
度に部分的な低下が現われるので、燃焼器の不具合の状
況を捕えることが出来る。
【００１５】また、特開平２−８６９２７号公報には監
視装置である熱電対に不具合が生じた場合でも、ガスタ
ービンを継続運転するガスタービンの制御方法が開示さ
れている。
視装置である熱電対に不具合が生じた場合でも、ガスタ
ービンを継続運転するガスタービンの制御方法が開示さ
れている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】予混合燃焼方式の２段
式燃焼器を有するガスタービンの第２段燃焼部において
は、燃空比の制御は非常に狭い範囲内で行う必要がある
ため、その制御は不安定になりがちであり、不完全燃焼
が発生しやすい。
式燃焼器を有するガスタービンの第２段燃焼部において
は、燃空比の制御は非常に狭い範囲内で行う必要がある
ため、その制御は不安定になりがちであり、不完全燃焼
が発生しやすい。
【００１７】図１０は、排気ガス温度の温度分布の測定
線図を示したものであるが、本図には、複数（ｎ）個の
燃焼器にそれぞれ対応させて設けてある複数（ｎ）本の
熱電対により、排気ガス温度を測定し、燃焼器のうちの
いくつかで不安定燃焼が生じていることを捕えた場合の
温度分布３９を示してある。すなわち、排気ガス温度の
偏差は燃焼器の不安定燃焼に伴って発生したものであ
る。
線図を示したものであるが、本図には、複数（ｎ）個の
燃焼器にそれぞれ対応させて設けてある複数（ｎ）本の
熱電対により、排気ガス温度を測定し、燃焼器のうちの
いくつかで不安定燃焼が生じていることを捕えた場合の
温度分布３９を示してある。すなわち、排気ガス温度の
偏差は燃焼器の不安定燃焼に伴って発生したものであ
る。
【００１８】本図に示されているように、燃焼状態の監
視方法として排気ガス温度の偏差を監視することによ
り、不具合を捕える方法は、１、２缶程度の燃焼器での
不具合は検出することは可能であるが、全缶の燃焼器で
同時に燃焼不安定が生じた場合、温度分布４０に示す如
く、検出することが困難であり、このような状態におい
てガスタービンを継続運転させることは難しかった。
視方法として排気ガス温度の偏差を監視することによ
り、不具合を捕える方法は、１、２缶程度の燃焼器での
不具合は検出することは可能であるが、全缶の燃焼器で
同時に燃焼不安定が生じた場合、温度分布４０に示す如
く、検出することが困難であり、このような状態におい
てガスタービンを継続運転させることは難しかった。
【００１９】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、ガスタービン燃焼器の第２段燃焼
部で同時多発的に異常燃焼が発生した場合においても、
ガスタービンを継続運転させることが可能なこの種ガス
タービンの制御方法を提供するにある。
目的とするところは、ガスタービン燃焼器の第２段燃焼
部で同時多発的に異常燃焼が発生した場合においても、
ガスタービンを継続運転させることが可能なこの種ガス
タービンの制御方法を提供するにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、複数
個の燃焼器を備え、かつ各燃焼器が拡散燃焼をする第１
段燃焼部と予混合燃焼をする第２段燃焼部とを備えてい
るガスタービンの制御方法において、第１段および第２
段燃焼部の燃焼状態を監視し、燃焼状態に係わる状態量
を制御因子として取り込み、その取り込まれた状態量が
許容値を超えた場合に、前記第２段燃焼部の燃焼を異常
燃焼とみなし、かつこの異常燃焼とみなされた燃焼器の
数が、燃焼器総数の過半数を超えた場合に、前記第１段
燃焼部のみの単独燃焼に移行させるようになし初期の目
的を達成するようにしたものである。
個の燃焼器を備え、かつ各燃焼器が拡散燃焼をする第１
段燃焼部と予混合燃焼をする第２段燃焼部とを備えてい
るガスタービンの制御方法において、第１段および第２
段燃焼部の燃焼状態を監視し、燃焼状態に係わる状態量
を制御因子として取り込み、その取り込まれた状態量が
許容値を超えた場合に、前記第２段燃焼部の燃焼を異常
燃焼とみなし、かつこの異常燃焼とみなされた燃焼器の
数が、燃焼器総数の過半数を超えた場合に、前記第１段
燃焼部のみの単独燃焼に移行させるようになし初期の目
的を達成するようにしたものである。
【００２１】また、前記状態量の構成要因である状態値
を、排気ガス温度および燃焼器メタル温度のうち少なく
とも１つからとらえるようになし、また前記状態量を前
記状態値の変化率でとらえるようにしたものである。
を、排気ガス温度および燃焼器メタル温度のうち少なく
とも１つからとらえるようになし、また前記状態量を前
記状態値の変化率でとらえるようにしたものである。
【００２２】
【作用】このようなガスタービンの制御方法であると、
例えば複数本の熱電対により、排気ガス温度および燃焼
器メタル温度のうちの少なくとも１つ、あるいはこれら
の温度を組み合わせて測定することにより、不安定燃焼
の状態量を捕え、ガスタービン燃焼器の第２段燃焼部で
同時多発的に異常燃焼が発生した場合においても、第１
段燃焼部の単独燃焼に速やかに移行できるようにしてあ
るので、燃焼状態を急変させることなく、ガスタービン
の運転を継続させることが可能となるのである。
例えば複数本の熱電対により、排気ガス温度および燃焼
器メタル温度のうちの少なくとも１つ、あるいはこれら
の温度を組み合わせて測定することにより、不安定燃焼
の状態量を捕え、ガスタービン燃焼器の第２段燃焼部で
同時多発的に異常燃焼が発生した場合においても、第１
段燃焼部の単独燃焼に速やかに移行できるようにしてあ
るので、燃焼状態を急変させることなく、ガスタービン
の運転を継続させることが可能となるのである。
【００２３】また、第２段燃焼部における不安定燃焼の
状態量を測定温度のばらつきではなく、変化率が許容変
化率を超えてある一定の時間継続した場合とすること
で、ガスタービン燃焼器の第２段燃焼部で同時多発的に
異常燃焼が発生した場合においても的確に捕えることが
できるのである。
状態量を測定温度のばらつきではなく、変化率が許容変
化率を超えてある一定の時間継続した場合とすること
で、ガスタービン燃焼器の第２段燃焼部で同時多発的に
異常燃焼が発生した場合においても的確に捕えることが
できるのである。
【００２４】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１にはその制御方法を説明するためのブ
ロック線図が示されている。図１は多缶同時燃焼不安定
を検出し、第１段燃焼部の単独燃焼に至る経過を示すブ
ロック線図、図２は時間経過に伴う燃焼器メタル等の温
度変化の状態図である。尚、測定温度には燃焼器メタル
温度および排気ガス温度があるが、燃焼器メタル温度を
例にとり説明する。
に説明する。図１にはその制御方法を説明するためのブ
ロック線図が示されている。図１は多缶同時燃焼不安定
を検出し、第１段燃焼部の単独燃焼に至る経過を示すブ
ロック線図、図２は時間経過に伴う燃焼器メタル等の温
度変化の状態図である。尚、測定温度には燃焼器メタル
温度および排気ガス温度があるが、燃焼器メタル温度を
例にとり説明する。
【００２５】ガスタービンが第１段燃焼部と第２段燃焼
部との同時燃焼時に、ｎ本の熱電対より検出される個々
の燃焼器メタル温度１の時間経過に伴う変化１１を監視
し、変化率算出器２に取り込み、時間経過に伴う変化率
３を取り出し、モニターリレー４により、その変化率３
が予め設定していた許容値を超えているかを監視し、タ
イマ５にて設定された時間を過ぎても許容値を超えてい
た場合、その該当する燃焼器を異常とみなし、信号６を
発信する。
部との同時燃焼時に、ｎ本の熱電対より検出される個々
の燃焼器メタル温度１の時間経過に伴う変化１１を監視
し、変化率算出器２に取り込み、時間経過に伴う変化率
３を取り出し、モニターリレー４により、その変化率３
が予め設定していた許容値を超えているかを監視し、タ
イマ５にて設定された時間を過ぎても許容値を超えてい
た場合、その該当する燃焼器を異常とみなし、信号６を
発信する。
【００２６】燃焼異常とみなされて、発信した信号６を
加算器７に取り込み、燃焼異常とみなされた燃焼器の数
を求め、モニターリレー８により、その数が設置された
燃焼器の総数の過半数（許容値）を超えた場合は、多缶
同時燃焼不安定とみなし、信号９を発信する。すなわ
ち、第１段燃焼部と第２段燃焼部の同時燃焼時におい
て、信号９の送信により、第１段燃焼部の単独運転への
移行の指令を発信させる。
加算器７に取り込み、燃焼異常とみなされた燃焼器の数
を求め、モニターリレー８により、その数が設置された
燃焼器の総数の過半数（許容値）を超えた場合は、多缶
同時燃焼不安定とみなし、信号９を発信する。すなわ
ち、第１段燃焼部と第２段燃焼部の同時燃焼時におい
て、信号９の送信により、第１段燃焼部の単独運転への
移行の指令を発信させる。
【００２７】以上は、燃焼器メタル温度１を測定温度の
例にとり説明したものであるが、その他の燃焼状態を監
視する項目として、排気ガス温度１０があるが、これら
の燃焼不安定時の温度変化は、燃焼器メタル温度１と同
一の傾向を示すので、燃焼器メタル温度の場合と同様の
方法によって異常燃焼を捕えることができる。
例にとり説明したものであるが、その他の燃焼状態を監
視する項目として、排気ガス温度１０があるが、これら
の燃焼不安定時の温度変化は、燃焼器メタル温度１と同
一の傾向を示すので、燃焼器メタル温度の場合と同様の
方法によって異常燃焼を捕えることができる。
【００２８】この場合の燃焼器メタル温度の測定位置
は、例えば図３に示すように、スワラ１４内に燃焼器メ
タル温度測定用熱電対１５を取り付けて測定する。
は、例えば図３に示すように、スワラ１４内に燃焼器メ
タル温度測定用熱電対１５を取り付けて測定する。
【００２９】上記の方法により、燃焼が不安定な異常燃
焼を捕えた場合、燃料指令信号により、２次燃料ガス遮
断弁を全閉させ、１次燃料ガス流量調節弁を全開させ
て、第２段燃焼部の燃焼を停止させる。
焼を捕えた場合、燃料指令信号により、２次燃料ガス遮
断弁を全閉させ、１次燃料ガス流量調節弁を全開させ
て、第２段燃焼部の燃焼を停止させる。
【００３０】第２段燃焼部の燃焼の停止に関係する燃料
ガス流量配分の基本系統を、図に基づいて説明する。図
４は、燃料ガス流量配分の基本系統を示すブロック線図
である。すなわち、負荷の要求に応じて、制御装置から
燃料指令信号を発し、この信号に基づき、拡散燃焼を採
用している第１段燃焼部と予混合燃焼を採用している第
２段燃焼部とへの燃料ガスの配分を決めている。
ガス流量配分の基本系統を、図に基づいて説明する。図
４は、燃料ガス流量配分の基本系統を示すブロック線図
である。すなわち、負荷の要求に応じて、制御装置から
燃料指令信号を発し、この信号に基づき、拡散燃焼を採
用している第１段燃焼部と予混合燃焼を採用している第
２段燃焼部とへの燃料ガスの配分を決めている。
【００３１】すなわち、負荷の要求するガスタービン全
体の燃料指令信号１６の送信の途中にガスタービン全体
の燃料指令信号１６が設定値より超過するのを制限する
高値制限器１７、第１段燃焼部と第２段燃焼部とへの燃
料供給比率を組み込んだ乗算器１８、および第１段燃焼
部への燃料指令信号が設定値より超過するのを制限する
高値制限器１９を、それぞれ設けてあり、高値制限器１
９から１次燃料指令信号２０を発信し、１次燃料ガス流
量調節弁の開度を決定している。
体の燃料指令信号１６の送信の途中にガスタービン全体
の燃料指令信号１６が設定値より超過するのを制限する
高値制限器１７、第１段燃焼部と第２段燃焼部とへの燃
料供給比率を組み込んだ乗算器１８、および第１段燃焼
部への燃料指令信号が設定値より超過するのを制限する
高値制限器１９を、それぞれ設けてあり、高値制限器１
９から１次燃料指令信号２０を発信し、１次燃料ガス流
量調節弁の開度を決定している。
【００３２】一方、２次燃料流量調節弁の開度は、次の
ようにして決定している。すなわち、高値制限器１７を
通過後のガスタービン全体の燃料指令信号１６に対し、
１次燃料指令信号２０を発信するラインとは別のライン
に加算器２１を設け、加算器２１により、高値制限器１
７を通過後のガスタービン全体の燃料指令信号１６か
ら、乗算器１８を通過後のガスタービン全体の燃料指令
信号１６を差し引く。
ようにして決定している。すなわち、高値制限器１７を
通過後のガスタービン全体の燃料指令信号１６に対し、
１次燃料指令信号２０を発信するラインとは別のライン
に加算器２１を設け、加算器２１により、高値制限器１
７を通過後のガスタービン全体の燃料指令信号１６か
ら、乗算器１８を通過後のガスタービン全体の燃料指令
信号１６を差し引く。
【００３３】このような引き算を行った後の信号は、第
２段燃焼部への燃料指令信号が設定値を超過するのを制
限する高値制限器２２を通過した後、２次燃料指令信号
２３となって発信され、２次燃料流量調節弁の開度を決
定している。
２段燃焼部への燃料指令信号が設定値を超過するのを制
限する高値制限器２２を通過した後、２次燃料指令信号
２３となって発信され、２次燃料流量調節弁の開度を決
定している。
【００３４】このような燃料ガス流量配分の基本系統に
おいて、乗算器１８で設定される第１段燃焼部と第２段
燃焼部とへの燃料供給比率を、それぞれ１００％と０％
とにすることにより、第２段燃焼部の燃焼を停止させて
いる。
おいて、乗算器１８で設定される第１段燃焼部と第２段
燃焼部とへの燃料供給比率を、それぞれ１００％と０％
とにすることにより、第２段燃焼部の燃焼を停止させて
いる。
【００３５】本実施例では、上述のような制御方法を取
り入れ、ガスタービンにおいて同時他数缶に燃焼が不安
定な異常燃焼が生じた場合でも、第２段燃焼部の燃焼を
停止させ、第１段燃焼部の単独燃焼のみの安定した燃焼
状態を保持した状態でガスタービンを継続運転をさせて
おり、かつ第１段燃焼部の単独燃焼への移行を円滑に行
わせている。
り入れ、ガスタービンにおいて同時他数缶に燃焼が不安
定な異常燃焼が生じた場合でも、第２段燃焼部の燃焼を
停止させ、第１段燃焼部の単独燃焼のみの安定した燃焼
状態を保持した状態でガスタービンを継続運転をさせて
おり、かつ第１段燃焼部の単独燃焼への移行を円滑に行
わせている。
【００３６】すなわち、第１段燃焼部の単独燃焼のみの
単独燃焼のみに切り換えた場合は、予混合燃焼方式を採
用している第２段燃焼部との併用時に比べ、一時的にＮ
Ｏｘ濃度は上昇するが、ＣＯ濃度は減少し、第１段燃焼
部の単独燃焼のみの安定した燃焼状態を保持しながら運
転を継続させることができる。
単独燃焼のみに切り換えた場合は、予混合燃焼方式を採
用している第２段燃焼部との併用時に比べ、一時的にＮ
Ｏｘ濃度は上昇するが、ＣＯ濃度は減少し、第１段燃焼
部の単独燃焼のみの安定した燃焼状態を保持しながら運
転を継続させることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、２段式燃焼器を有するガスタービンにおいて、同時
に多数の燃焼器の第２段燃焼部に異常燃焼が生じた場合
でも、燃焼の異常を速やかに検知し、第１段燃焼部のみ
の単独燃焼に移行することにより、ガスタービンを停止
させずに、安定した燃焼状態を維持しながら運転を継続
させることが可能となる。
ば、２段式燃焼器を有するガスタービンにおいて、同時
に多数の燃焼器の第２段燃焼部に異常燃焼が生じた場合
でも、燃焼の異常を速やかに検知し、第１段燃焼部のみ
の単独燃焼に移行することにより、ガスタービンを停止
させずに、安定した燃焼状態を維持しながら運転を継続
させることが可能となる。
【図１】本発明のガスタービンの制御方法の一実施例を
説明するためのブロック図である。
説明するためのブロック図である。
【図２】燃焼器における排気ガス温度および燃焼器メタ
ル温度を示す特性図である。
ル温度を示す特性図である。
【図３】本発明の温度測定位置の説明図である。
【図４】本発明のガスタービンの制御方法の他の実施例
を説明するためのブロック図である。
を説明するためのブロック図である。
【図５】従来の２段式燃焼器を有するガスタービンの説
明図である。
明図である。
【図６】燃空比とＮＯｘ濃度又は、ＣＯ濃度との関係線
図である。
図である。
【図７】従来の燃焼器の取り付け状況説明のための側面
図である。
図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿う正面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿う正面図である。
【図１０】排気ガスの温度分布の測定線図である。
１…燃焼器メタル温度、２…変化率算出器、３…変化
率、４，８…モニターリレー、６，９…信号、７…加算
器、１０…排気ガス温度、１１…温度の時間経過にとも
なう変化、１２…燃焼器、１３…第２段燃焼部、１４…
スワラ、１５…燃焼器メタル温度測定用熱電対、１６…
ガスタービン全体の燃料指令信号、１７，１９，２２…
高値制限器、１８…乗賛器、２０…１次燃料信号、２１
…加算器、２３…２次燃料信号、２４…圧縮機、２５…
出口空気、２６…燃焼ガス、２７…タービン部、２８…
第１段燃焼部、２９…燃焼用空気、３０…燃料ノズル、
３１…燃料、３２…空気流量調整機、３３…ＮＯｘ濃
度、３４…ＣＯ濃度、３５…ＮＯｘ，ＣＯ各濃度が共に
低い燃空比範囲、３６…排気部、３７…排気ガス温度測
定用熱電対、３８…正常時の温度分布、３９…異常時の
温度分布、４０…同時他缶異常時の温度分布。
率、４，８…モニターリレー、６，９…信号、７…加算
器、１０…排気ガス温度、１１…温度の時間経過にとも
なう変化、１２…燃焼器、１３…第２段燃焼部、１４…
スワラ、１５…燃焼器メタル温度測定用熱電対、１６…
ガスタービン全体の燃料指令信号、１７，１９，２２…
高値制限器、１８…乗賛器、２０…１次燃料信号、２１
…加算器、２３…２次燃料信号、２４…圧縮機、２５…
出口空気、２６…燃焼ガス、２７…タービン部、２８…
第１段燃焼部、２９…燃焼用空気、３０…燃料ノズル、
３１…燃料、３２…空気流量調整機、３３…ＮＯｘ濃
度、３４…ＣＯ濃度、３５…ＮＯｘ，ＣＯ各濃度が共に
低い燃空比範囲、３６…排気部、３７…排気ガス温度測
定用熱電対、３８…正常時の温度分布、３９…異常時の
温度分布、４０…同時他缶異常時の温度分布。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山野辺 巧
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社日立製作所日立工場内
(72)発明者 佐藤 勲
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社日立製作所日立工場内
(72)発明者 池田 啓
茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式
会社日立製作所日立工場内
(56)参考文献 特開 昭63−311025（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−159423（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−187270（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−63334（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 9/00 - 9/46
F23R 3/28 - 3/34
Claims (2)
- 【請求項１】 複数個の燃焼器を備え、かつ各燃焼器が
拡散燃焼をする第１段燃焼部と予混合燃焼をする第２段
燃焼部とを備えているガスタービンの制御方法におい
て、 前記各燃焼器の第１段および第２段燃焼部の燃焼状態を
監視し、燃焼状態に係わる排気ガス温度および燃焼器メ
タル温度のうち少なくとも１つの変化率を制御因子とし
て取り込み、その変化率が許容値を超えた場合に、前記
第２段燃焼部の燃焼を異常とみなし、かつこの異常燃焼
とみなされた燃焼器の数が、燃焼器総数の過半数を超え
た場合に、前記各燃焼器の第１段燃焼部のみの単独燃焼
に移行させるようにしたことを特徴とするガスタービン
の制御方法。 - 【請求項２】 複数個の燃焼器を備え、かつ各燃焼器が
拡散燃焼をする第１段燃焼部と予混合燃焼をする第２段
燃焼部とを備えているガスタービンの制御方法におい
て、 前記第１段および第２段燃焼部の燃焼状態を常時監視す
るとともに、燃焼状態に係わる排気ガス温度および燃焼
器メタル温度のうち少なくとも１つの変化率を制御因子
として取り込み、その変化率が許容値を超えた場合で、
かつ許容値を超えた燃焼器の数が燃焼器総数の過半数を
超えた場合に、前記各燃焼器の第１段燃焼部のみの単独
燃焼に速やかに移行させるようにしたことを特徴とする
ガスタービンの制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30059794A JP3502171B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | ガスタービンの制御方法 |
| US08/976,362 US5878566A (en) | 1994-12-05 | 1997-10-21 | Gas turbine and a gas turbine control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30059794A JP3502171B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | ガスタービンの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08158893A JPH08158893A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3502171B2 true JP3502171B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=17886768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30059794A Expired - Lifetime JP3502171B2 (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | ガスタービンの制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5878566A (ja) |
| JP (1) | JP3502171B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE50008726D1 (de) * | 1999-08-21 | 2004-12-30 | Rolls Royce Deutschland | Verfahren zur Adaption des Betriebszustandes einer gestuften Brennkammer für Gasturbinen |
| JP3772633B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2006-05-10 | 株式会社日立製作所 | ガスタービンの制御方法 |
| JP3612472B2 (ja) * | 2000-06-22 | 2005-01-19 | 株式会社日立製作所 | 遠隔監視診断システム、及び遠隔監視診断方法 |
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| JP2003173206A (ja) | 2001-12-05 | 2003-06-20 | Hitachi Ltd | 発電設備の遠隔運用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援システム |
| JP3978086B2 (ja) * | 2002-05-31 | 2007-09-19 | 三菱重工業株式会社 | 航空機用ガスタービンシステム，及びガスタービンシステム並びにその動作方法 |
| KR100556503B1 (ko) * | 2002-11-26 | 2006-03-03 | 엘지전자 주식회사 | 건조기의 건조 시간제어 방법 |
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| KR100436601B1 (ko) * | 2003-12-20 | 2004-06-18 | 학교법인 영남학원 | 저 질소산화물 배출 및 고부하 연소용 예혼합 연료분출장치 |
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| US7665452B2 (en) | 2006-03-17 | 2010-02-23 | Ford Global Technologies, Llc | First and second spark plugs for improved combustion control |
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| US9267443B2 (en) | 2009-05-08 | 2016-02-23 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Automated tuning of gas turbine combustion systems |
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| US9671797B2 (en) | 2009-05-08 | 2017-06-06 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Optimization of gas turbine combustion systems low load performance on simple cycle and heat recovery steam generator applications |
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| US9310078B2 (en) | 2012-10-31 | 2016-04-12 | General Electric Company | Fuel injection assemblies in combustion turbine engines |
| US9790834B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-10-17 | General Electric Company | Method of monitoring for combustion anomalies in a gas turbomachine and a gas turbomachine including a combustion anomaly detection system |
| US9791351B2 (en) | 2015-02-06 | 2017-10-17 | General Electric Company | Gas turbine combustion profile monitoring |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0286927A (ja) * | 1988-09-21 | 1990-03-27 | Toshiba Corp | ガスタービン排ガス温度監視装置 |
| JP2954401B2 (ja) * | 1991-08-23 | 1999-09-27 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン設備およびその運転方法 |
| JPH06323165A (ja) * | 1993-05-17 | 1994-11-22 | Hitachi Ltd | ガスタービン用制御装置及び制御方法 |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP30059794A patent/JP3502171B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-10-21 US US08/976,362 patent/US5878566A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08158893A (ja) | 1996-06-18 |
| US5878566A (en) | 1999-03-09 |
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