JPH01219322A - Overrun preventing device for gas turbine generator - Google Patents
Overrun preventing device for gas turbine generatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガスタービン発電機のオーバーラン防止装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an overrun prevention device for a gas turbine generator.
ガスタービン発電機は、圧縮機と燃焼器とタービンとか
らなるガスタービンエンジンと、該ガスタービンエンジ
ンにより駆動される発電機とを含むものである。即ち、
発電機の回転軸がガスタービンエンジンの圧縮機の回転
軸に連結される。ガスタービン発電機を開示した例とし
て、実開昭６２−１１４１４６号公報がある。この公報
はガスタービン及び発電機の内部構成を詳細に示したも
のではないが、外枠体内部を中間壁によって２室に分割
し、発熱及び騒音源となるガスタービンエンジン及び発
電機を外枠体内部の第１室に配置するとともに、この第
１室内部に断熱、吸音部材を設ける一方、少なくとも熱
に弱いガスタービンエンジン及び発電機の電気制御装置
及びオイルクーラを第２室に配置して、この第２室内部
の通風を行うようにしたものである。A gas turbine generator includes a gas turbine engine including a compressor, a combustor, and a turbine, and a generator driven by the gas turbine engine. That is,
A rotating shaft of the generator is connected to a rotating shaft of a compressor of the gas turbine engine. An example of a gas turbine generator that discloses a gas turbine generator is Japanese Utility Model Application Publication No. 114146/1983. Although this publication does not show the internal structure of the gas turbine and generator in detail, the inside of the outer frame is divided into two chambers by an intermediate wall, and the gas turbine engine and generator, which are sources of heat and noise, are separated from the outer frame. A heat insulating and sound absorbing member is provided inside the first chamber, while an electric control device and an oil cooler for at least a gas turbine engine and a generator, which are sensitive to heat, are disposed in a second chamber. , the inside of this second chamber is ventilated.
ガスタービン発電機においては、ガスタービンエンジン
の回転数と負荷に応じて燃料供給を行い、ガスタービン
エンジンの最高出力回転数を定格として発電機の出力を
取り出すようになっている。In a gas turbine generator, fuel is supplied according to the rotational speed and load of the gas turbine engine, and the output of the generator is taken out with the maximum output rotational speed of the gas turbine engine as the rated value.
そして、ガスタービンエンジンの回転数がこの最高出力
回転数よりもわずかに高く設定された最高許容回転数を
越えた場合には、燃料カット及び圧縮機出口空気の大気
放出を行って、オーバーランを防止している。If the gas turbine engine's rotational speed exceeds the maximum allowable rotational speed, which is set slightly higher than the maximum output rotational speed, the fuel will be cut and the compressor outlet air will be released into the atmosphere to prevent overrun. It is prevented.
ところで、従来はガスタービンエンジンの回転数を検出
するための回転数センサを、発電機に取りつけていた。By the way, conventionally, a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of a gas turbine engine has been attached to a generator.
ところが、発電機の回転軸はガスタービンエンジンの圧
縮機の回転軸に、軸継手、特に発明者の開発しているも
のにおいてはスプラインカップリングを介して連結され
ている。このようなガスタービン発電機において、軸継
手に不具合が発生した場合には、発電機の回転数が低下
するが、エンジン側の回転数は低下しない。それにもか
かわらず、燃料供給装置は発電機に取りつけた回転数セ
ンサの信号に従って発電機出力を維持しようと燃料増量
を行い、その結果エンジン回転数がますます上昇するこ
とになる。そして、発電機に取りつけた回転数センサは
、上記最高許容回転数を検出することができなくなる。However, the rotating shaft of the generator is connected to the rotating shaft of the compressor of the gas turbine engine via a shaft coupling, particularly a spline coupling in the one developed by the inventor. In such a gas turbine generator, if a problem occurs in the shaft joint, the rotational speed of the generator decreases, but the rotational speed of the engine does not decrease. Despite this, the fuel supply device increases the amount of fuel in order to maintain the generator output according to the signal from the rotation speed sensor attached to the generator, and as a result, the engine rotation speed increases further. Then, the rotation speed sensor attached to the generator is no longer able to detect the maximum allowable rotation speed.
本発明によるガスタービン発電機は、圧縮機と燃焼器と
タービンとからなるガスタービンエンジンと、該ガスタ
ービンエンジンにより駆動される発電機とを含むガスタ
ービン発電機において、該発電機の回転数を検出する回
転数センサと、該圧縮機の出口圧力を検出する圧力セン
サと、前記回転数センサ及び圧力センサに基づいて回転
数と圧力がそれぞれに基準値を越えたときに該燃焼器へ
供給される燃料をカットする手段と圧縮機出口圧力を大
気放出する手段とを設けたことを特徴とするものである
。A gas turbine generator according to the present invention includes a gas turbine engine including a compressor, a combustor, and a turbine, and a generator driven by the gas turbine engine. A rotation speed sensor detects the outlet pressure of the compressor, a pressure sensor detects the outlet pressure of the compressor, and when the rotation speed and pressure each exceed a reference value based on the rotation speed sensor and the pressure sensor, the compressor is supplied to the combustor. The present invention is characterized in that it is provided with means for cutting off fuel and means for releasing pressure at the outlet of the compressor to the atmosphere.
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図を参照すると、本発明によるガスタービン発電機
は、発電機１０をガスタービンエンジン１２によって駆
動するようにしたものである。発電機１０は公知の回転
子を取りつけた回転軸１４と固定子を取りつけたハウジ
ング１６とからなる。Referring to FIG. 1, the gas turbine generator according to the present invention has a generator 10 driven by a gas turbine engine 12. As shown in FIG. The generator 10 consists of a rotary shaft 14 equipped with a known rotor and a housing 16 equipped with a stator.
ガスタービンエンジン１２は圧縮機１８と燃焼器２０と
タービン２２とを備えた公知のタイプのものである。空
気が白抜きの矢印で示されるように圧縮機１８に吸入さ
れる。かくして圧縮機１８によって圧縮された空気は、
燃焼器２０に送られ、燃焼器２０において燃焼し、高温
高圧のガスになり、タービン２２で膨張してタービン２
２に回転力を与えた後で黒塗りの矢印で示されるように
排出される。タービン２２０回転軸２６に圧縮機１８が
組付けられ、この回転軸２６がスプラインカップリング
２８を介して発電機１０の回転軸１４に連結される。ス
プラインカップリング２８は軸方向の相対移動を許容し
つつ回転力を伝達するものである。従って、発電機１０
は回転力を受けて作動し、空気を発生する。燃焼器２０
には燃料ノズル３０及び点火プラグ３２が取りつけられ
る。燃料供給制御手段３４が燃料ノズル３０へ供給され
る燃料の制御のために設けられ、これは流量制御のため
の電磁弁とこの電磁弁を制御する電気的制御手段とから
なる。従って、燃焼器２０に供給される燃料は無段階に
制御され、燃料供給を完全に停止した燃料量カットを行
うこともできる。Gas turbine engine 12 is of a known type, including a compressor 18, a combustor 20, and a turbine 22. Air is drawn into the compressor 18 as indicated by the open arrow. Thus, the air compressed by the compressor 18 is
It is sent to the combustor 20, where it is combusted, becomes a high-temperature, high-pressure gas, and is expanded in the turbine 22.
After applying rotational force to 2, it is discharged as shown by the black arrow. The compressor 18 is attached to the rotating shaft 26 of the turbine 220, and the rotating shaft 26 is connected to the rotating shaft 14 of the generator 10 via a spline coupling 28. The spline coupling 28 transmits rotational force while allowing relative movement in the axial direction. Therefore, the generator 10
operates in response to rotational force and generates air. Combustor 20
A fuel nozzle 30 and a spark plug 32 are attached to the. A fuel supply control means 34 is provided to control the fuel supplied to the fuel nozzle 30, and includes a solenoid valve for flow rate control and an electric control means for controlling the solenoid valve. Therefore, the fuel supplied to the combustor 20 is controlled steplessly, and the fuel amount can be cut by completely stopping the fuel supply.
また、バイパス通路３６が圧縮機１８の出口部とタービ
ン２２の排気部との間を連結して設けられ、その途中に
は抽気弁３８が配置される。抽気弁３８は通常は閉じら
れていてガスタービンエンジン１２は上記したような仕
事を行うが、抽気弁３８が閉じられると圧縮機１８の出
口空気が燃焼器２０を通らずに直接にタービン２２の排
気部に流れるのでガスタービンエンジン１２は仕事をし
なくなる。Further, a bypass passage 36 is provided to connect the outlet portion of the compressor 18 and the exhaust portion of the turbine 22, and a bleed valve 38 is disposed in the middle thereof. The bleed valve 38 is normally closed and the gas turbine engine 12 performs the work described above. However, when the bleed valve 38 is closed, the outlet air of the compressor 18 is directly supplied to the turbine 22 without passing through the combustor 20. Since the gas flows to the exhaust section, the gas turbine engine 12 does no work.
さらに、ガスタービンエンジン１２の回転数を検出する
ために、回転数センサ４０が発電機ｌＯに取りつけられ
る。また、圧縮機１８の出口部には圧力センサ４２が取
りつけられ、圧縮機１８の吐出圧を検出することができ
るようになっている。Further, a rotation speed sensor 40 is attached to the generator IO in order to detect the rotation speed of the gas turbine engine 12. Further, a pressure sensor 42 is attached to the outlet of the compressor 18 so that the discharge pressure of the compressor 18 can be detected.
回転数センサ４０の検出信号は高回転判断手段４４に送
られ、高回転判断手段４４は回転数センサ４０の検出信
号を増幅して燃料供給制御手段３４に燃料供給制御信号
を送るとともに、発電機１０の（従ってガスタービンエ
ンジン１２の）回転数が所定の基準値（例えば、Ｎ、）
よりも高くなったかどうかを判断している。圧力センサ
４２の検出信号は高圧力判断手段４６に送られ、高圧力
判断手段４６は圧縮機１８の吐出圧が所定の基準値（例
えばＰ、）よりも高くなったかどうかを判断している。The detection signal of the rotation speed sensor 40 is sent to the high rotation determination means 44, and the high rotation determination means 44 amplifies the detection signal of the rotation speed sensor 40 and sends a fuel supply control signal to the fuel supply control means 34, and also outputs a fuel supply control signal to the fuel supply control means 34. 10 (and thus of the gas turbine engine 12) is set to a predetermined reference value (for example, N).
We are determining whether the price has become higher than that. The detection signal of the pressure sensor 42 is sent to the high pressure determining means 46, and the high pressure determining means 46 determines whether the discharge pressure of the compressor 18 has become higher than a predetermined reference value (for example, P).
圧縮機１８の吐出圧は回転数とほぼ一義的な関係があり
、回転数が高くなれば吐出圧も高くなる傾向がある。吐
出圧の基準値（Ｐ２）は、前記発電機１０の回転数の基
準値（Ｎｌ）と関連して定められており、吐出圧を回転
数に換算するとＮ１よりも大きいＮ２に相当するように
設定されている。The discharge pressure of the compressor 18 has an almost unique relationship with the rotational speed, and the higher the rotational speed, the higher the discharge pressure tends to be. The reference value (P2) of the discharge pressure is determined in relation to the reference value (Nl) of the rotation speed of the generator 10, and when the discharge pressure is converted into the rotation speed, it corresponds to N2 which is larger than N1. It is set.
高回転判断手段４４及び高圧力判断手段４６の制御信号
は上記燃料供給制御手段３４に送られるとともに、抽気
弁作動手段４８にも送られる。なお、高圧力判断手段４
６から燃料供給制御手段３４にいたる信号経路の途中に
はホールド手段５０が設けられ、高圧力信号が発生した
場合にはその信号を維持するようになっている。Control signals from the high rotation determining means 44 and the high pressure determining means 46 are sent to the fuel supply control means 34 and also to the bleed valve operating means 48. In addition, the high pressure determination means 4
A hold means 50 is provided in the signal path from the fuel supply control means 6 to the fuel supply control means 34, and is designed to maintain the high pressure signal when it is generated.
回転数の基準値（Ｎ１）はガスタービンエンジンの最高
出力回転数（Ｎｏ）よりもわずかに高い値であり、回転
数が基準値（Ｎｌ）以下では最高出力回転数（Ｎｏ）を
目標に燃料制御を行うが、また、回転数が基準値（Ｎ１
）以上になると抽気弁３８を開き、且つ燃料カットを行
ってガスタービンエンジン１２の作動を一時的に中断す
る。吐出圧の基準値（Ｐ２）は回転数に換算するとＮｌ
よりも大きいＮ２に相当するように設定されているので
、通常はＮ２に相当する吐出圧Ｐ２になる前に上記回転
数の基準値Ｎ１による燃料カットが行われる。The reference value (N1) of the rotation speed is a value slightly higher than the maximum output rotation speed (No) of the gas turbine engine, and when the rotation speed is below the reference value (Nl), the fuel is Control is performed, but the rotation speed is set to the reference value (N1
), the bleed valve 38 is opened and the fuel is cut to temporarily interrupt the operation of the gas turbine engine 12. The reference value (P2) of the discharge pressure is Nl when converted to the number of revolutions.
Since it is set to correspond to N2 which is larger than N2, the fuel cut is normally performed according to the reference value N1 of the rotation speed before the discharge pressure P2 which corresponds to N2 is reached.
しかしながら、もしもスプラインカップリング２８等に
不都合が生じると、発電機１０の回転数がガスタービン
エンジン１２の回転数と相違するような場合があり、す
ると実際にガスタービンエンジン１２の回転数が基準値
Ｎ１よりも高くなっても発電機１０に取りつけられた回
転数センサ４０の検出信号は基準値Ｎ１よりも低い値を
示しているかもしれない。このような場合には、回転数
が基準値Ｎ１以上になっても抽気弁３８の開放と燃料カ
ットは行われなくなる。このような場合には、圧縮機１
８の吐出圧が上昇し、Ｎ、よりも大きい回転数Ｎ２に相
当するように設定された吐出圧の基準値Ｐ２を越えるよ
うになるかもしれない。従って、このときに、抽気弁３
８を開き、且つ燃料カットを行ってガスタービンエンジ
ン１２の作動を停止する。但し、このときには、燃料制
御手段３４への燃料カット信号はホールド手段５０によ
って維持され、吐出圧が基準値Ｐ２よりも低くなっても
燃料カット信号は解除されないのでエンジンは停止する
にいたる。However, if a problem occurs in the spline coupling 28 or the like, the rotation speed of the generator 10 may differ from the rotation speed of the gas turbine engine 12, and in this case, the rotation speed of the gas turbine engine 12 actually becomes the reference value. Even if it becomes higher than N1, the detection signal of the rotation speed sensor 40 attached to the generator 10 may indicate a value lower than the reference value N1. In such a case, the bleed valve 38 will not be opened and the fuel will not be cut even if the rotational speed becomes equal to or higher than the reference value N1. In such a case, compressor 1
The discharge pressure of No. 8 may increase and exceed the reference value P2 of the discharge pressure set to correspond to the rotational speed N2 which is larger than N. Therefore, at this time, the bleed valve 3
8 and performs a fuel cut to stop the operation of the gas turbine engine 12. However, at this time, the fuel cut signal to the fuel control means 34 is maintained by the hold means 50, and even if the discharge pressure becomes lower than the reference value P2, the fuel cut signal is not canceled, so the engine stops.
第２図は第１図の各手段の機能を有する電子制御装置６
０を示す図である。制御装置６０はマイクロコンピュー
タとして構成され、演算と制御の機能を有する中央処理
装置（ＣＰＵ） ６２と、プログラムを言己憶させたリ
ードオンリメモリ（ＲＯλ１）６４と、データ等を記憶
させるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ６６とを備
え、これらはバス６８によって相互に接続される。また
、入出力（Ｉｌｏ）インターフェース７０が検出信号を
入力し、且つ出力する。FIG. 2 shows an electronic control device 6 having the functions of each means shown in FIG.
FIG. The control device 60 is configured as a microcomputer, and includes a central processing unit (CPU) 62 that has calculation and control functions, a read-only memory (ROλ1) 64 that stores programs, and a random access memory that stores data, etc. (RAM) 66, and these are interconnected by a bus 68. Further, an input/output (Ilo) interface 70 inputs and outputs a detection signal.
第３図は第１図の各手段を実施する制御のフローチャー
トである。ステップ７１において、回転数が基準値Ｎ１
以上かどうかを判断し、イエスであればステップ７２．
７３へ進み、抽気弁３８を開き、且つ燃料カットを行う
。ステップ７１の判断がノーであればステップ７４へ進
み、吐出圧が基ＩｔＰ２以上かどうかを判断する。イエ
スであればステップ７１のイエスと同様にステップ７２
に進んで抽気弁３８を開き、且つ燃料カットを行う。ノ
ーであればステップ７５．７６へ進み、抽気弁３８を閉
じるとともに、検出された回転数に応じた燃料量を求め
、それによって燃料供給電磁弁の開度を設定する。この
場合にも基準値は前の実施例と同様にして定められ、特
に、ステップ７４の存在によって、ステップ７１０回転
数センサ４０による回転数が基準値Ｎ、以下であっても
、吐出圧が異常に高くなるとガスタービンエンジン１２
を停止することができるようになっている。FIG. 3 is a flowchart of control for implementing each of the means shown in FIG. In step 71, the rotation speed is set to the reference value N1.
If yes, step 72.
73, the bleed valve 38 is opened and the fuel is cut. If the determination in step 71 is NO, the process proceeds to step 74, where it is determined whether the discharge pressure is equal to or higher than the base ItP2. If yes, step 72 as well as step 71
Then, the bleed valve 38 is opened and the fuel is cut. If no, the process proceeds to steps 75 and 76, where the bleed valve 38 is closed, the amount of fuel corresponding to the detected rotational speed is determined, and the opening degree of the fuel supply solenoid valve is set accordingly. In this case as well, the reference value is determined in the same manner as in the previous embodiment, and in particular, due to the presence of step 74, even if the rotation speed measured by the rotation speed sensor 40 in step 710 is below the reference value N, the discharge pressure is abnormal. gas turbine engine 12
It is now possible to stop.
以上説明したように、本発明によれば、発電機の回転数
を検出する回転数センサと、圧縮機の出口圧力を検出す
る圧力センサと、前記回転数センサ及び圧力センサに基
づいて回転数と圧力がそれぞれに基準値を越えたときに
燃焼器へ供給される燃料をカットする手段とを設けたの
で、ガスタービン発電機のオーバーランを確実に防止す
ることができる。As explained above, according to the present invention, a rotation speed sensor detects the rotation speed of a generator, a pressure sensor detects the outlet pressure of a compressor, and a rotation speed is determined based on the rotation speed sensor and the pressure sensor. Since a means for cutting the fuel supplied to the combustor when the pressure exceeds each reference value is provided, overrun of the gas turbine generator can be reliably prevented.
第１図は本発明によるガスタービン発電機の構成図、第
２図は第１図の各手段の機能を有する電子制御装置の構
成図、第３図は第１図の各手段の機能を実施する制御の
フローチャート正面図である。
１０・・・発電機、
１２・・・ガスタービンエンジン、
１４．２６・・・回転軸、 １８・・・圧縮機、
２２・・・タービン、
２８・・・スプラインカップリング、
３０・・・燃料ノズル、 ３８・・・抽気弁、４
０・・・回転数センサ、 ４２・・・圧力センサ。Fig. 1 is a block diagram of a gas turbine generator according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of an electronic control device having the functions of each means shown in Fig. 1, and Fig. 3 implements the functions of each means shown in Fig. 1. FIG. 3 is a front view of a flowchart of control. 10... Generator, 12... Gas turbine engine, 14.26... Rotating shaft, 18... Compressor,
22... Turbine, 28... Spline coupling, 30... Fuel nozzle, 38... Bleed valve, 4
0... Rotation speed sensor, 42... Pressure sensor.
Claims (1)
ジンと、該ガスタービンエンジンにより駆動される発電
機とを含むガスタービン発電機において、該発電機の回
転数を検出する回転数センサと、該圧縮機の出口圧力を
検出する圧力センサと、前記回転数センサ及び圧力セン
サに基づいて回転数と圧力がそれぞれに基準値を越えた
ときに該燃焼器へ供給される燃料をカットする手段と圧
縮機出口圧力を大気放出する手段とを設けたことを特徴
とするガスタービン発電機のオーバーラン防止装置。In a gas turbine generator including a gas turbine engine including a compressor, a combustor, and a turbine, and a generator driven by the gas turbine engine, a rotation speed sensor detecting the rotation speed of the generator; a pressure sensor that detects the outlet pressure of the combustor; a means for cutting fuel supplied to the combustor when the rotation speed and pressure each exceed reference values based on the rotation speed sensor and the pressure sensor; and a compressor. An overrun prevention device for a gas turbine generator, characterized in that it is provided with means for releasing outlet pressure into the atmosphere.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222988A JPH01219322A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | Overrun preventing device for gas turbine generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4222988A JPH01219322A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | Overrun preventing device for gas turbine generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219322A true JPH01219322A (en) | 1989-09-01 |
Family
ID=12630204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4222988A Pending JPH01219322A (en) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | Overrun preventing device for gas turbine generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01219322A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011043134A (en) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Honda Motor Co Ltd | Over rotation prevention device of gas turbine engine |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP4222988A patent/JPH01219322A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011043134A (en) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Honda Motor Co Ltd | Over rotation prevention device of gas turbine engine |
| US8904804B2 (en) | 2009-08-24 | 2014-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Overspeed protection apparatus for gas turbine engine |
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