JPH05332103A - Gas turbine control device - Google Patents
Gas turbine control deviceInfo
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- JPH05332103A JPH05332103A JP13880792A JP13880792A JPH05332103A JP H05332103 A JPH05332103 A JP H05332103A JP 13880792 A JP13880792 A JP 13880792A JP 13880792 A JP13880792 A JP 13880792A JP H05332103 A JPH05332103 A JP H05332103A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンの制御装置
に係り、特に燃料噴射ポンプと並列に配設され、燃料の
逃し量を調節することによりガスタービンへの燃料供給
量を制御する燃料バイパス制御弁を設けたガスタービン
制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine control device, and more particularly to a fuel bypass which is arranged in parallel with a fuel injection pump and controls the amount of fuel escaped to control the amount of fuel supplied to the gas turbine. The present invention relates to a gas turbine control device provided with a control valve.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、ガスタービン設備は、大気中か
ら吸入した空気を圧縮する圧縮機、混合気を燃焼する燃
焼器、及び燃焼器からの燃焼ガスにより駆動される発電
機連結のガスタービンを主要機器として構成されてい
る。2. Description of the Related Art Generally, a gas turbine facility includes a compressor for compressing air sucked from the atmosphere, a combustor for combusting an air-fuel mixture, and a generator-connected gas turbine driven by combustion gas from the combustor. It is configured as a main device.
【０００３】すなわち、図２は液体燃料を使用するガス
タービン設備の一般的な構成を示す系統図であって、圧
縮機１で圧縮された空気が燃焼器２に送られ、そこで燃
料噴射ポンプ３によって供給される燃料と混合燃焼し、
高温の燃焼ガスとなり、この燃焼ガスがガスタービン４
に供給される。そして、この燃焼ガスがタービン内で膨
張することによりガスタービン軸端動力が得られ、この
動力により発電機３が駆動され、所定の電力が得られ
る。That is, FIG. 2 is a system diagram showing a general structure of a gas turbine facility using a liquid fuel, in which air compressed by a compressor 1 is sent to a combustor 2 where a fuel injection pump 3 is provided. Burns mixed with fuel supplied by
It becomes high temperature combustion gas, and this combustion gas is the gas turbine 4
Is supplied to. Then, the combustion gas expands in the turbine to obtain a gas turbine shaft end power, and the power drives the generator 3 to obtain a predetermined power.
【０００４】上記燃料噴射ポンプ３はガスタービン動力
により回転駆動されるように構成されており、この燃料
噴射ポンプ３と並列に燃料バイパス制御弁６が設けら
れ、ガスタービン制御装置７により上記燃料バイパス制
御弁６を調整制御し、燃料ポンプ３により送給される燃
料の逃し量を制御することによって燃焼器２への燃料供
給量が制御される。The fuel injection pump 3 is configured to be rotationally driven by the power of the gas turbine, a fuel bypass control valve 6 is provided in parallel with the fuel injection pump 3, and the fuel bypass pump 3 is operated by the gas turbine control device 7. The amount of fuel supplied to the combustor 2 is controlled by adjusting and controlling the control valve 6 and controlling the amount of fuel escaped by the fuel pump 3.
【０００５】上記ガスタービン制御装置７には、図３に
示すように、目標とする発電機出力及び回転数となるよ
うな制御信号を出力する負荷速度制御系１０、制限され
るガスタービン入口温度に相当する排ガス温度を設定値
としてこの設定値以上の温度上昇を防止すべく制限制御
信号を出力する排ガス温度制御系１１、起動時において
着火完了後の定格回転数到達までの昇速制御を行なうた
めの制御信号を出力する起動時制御系１２、及び起動時
において着火動作タイミングをとらえ、着火時燃料制御
信号を出力するとともに着火検出後におけるガスタービ
ン暖機動作指令を出力する着火・暖機時制御系１３が設
けられている。As shown in FIG. 3, a load speed control system 10 for outputting a control signal to obtain a target generator output and a rotational speed, and a gas turbine inlet temperature to be restricted are provided to the gas turbine control device 7. The exhaust gas temperature control system 11 outputs the exhaust gas temperature corresponding to the set value as a set value and outputs a limit control signal to prevent a temperature increase beyond this set value, and performs speed-up control until reaching the rated speed after completion of ignition at startup. Control system 12 for outputting a control signal for controlling the ignition timing, and for ignition / warming to detect the ignition operation timing at the time of startup and output the fuel control signal for ignition and output the gas turbine warm-up operation command after ignition detection. A control system 13 is provided.
【０００６】そして、これらの各制御系からの信号は、
夫々の制御系機能の特性上から低値優先回路１４に入力
され、それらの中の最小値が選択されて燃料流量指令と
なり、燃料流量検出器８からのフィードバック信号とと
もに減算器１５に入力され、比例積分要素１６により比
例積分演算の後、燃料バイパス制御弁開度指令信号とし
て燃料バイパス制御弁６に出力される。The signals from each of these control systems are
From the characteristics of the respective control system functions, they are input to the low value priority circuit 14, and the minimum value among them is selected to become the fuel flow rate command, which is input to the subtractor 15 together with the feedback signal from the fuel flow rate detector 8, After the proportional-plus-integral operation is performed by the proportional-plus-integral element 16, the fuel-bypass control valve opening command signal is output to the fuel-bypass control valve 6.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
制御装置においては、着火・暖機時制御系１３に着目し
た場合、次のような不具合が生じる。However, in such a control device, when attention is paid to the ignition / warm-up control system 13, the following problems occur.
【０００８】すなわち、着火・暖機時制御系１３からの
燃料流量指令はステップ関数的にその燃料流量要求を行
なうのに対し、燃料流量の閉ループ制御は比例積分要素
１６による制御系として構成されているため、開度指令
はステップ的に上昇しない等の問題がある。That is, the fuel flow rate command from the ignition / warm-up control system 13 requests the fuel flow rate stepwise, whereas the closed loop control of the fuel flow rate is configured as a control system by the proportional-plus-integral element 16. Therefore, there is a problem that the opening command does not increase stepwise.
【０００９】そこで、このような問題点を解消するため
図４に示すような制御装置が提案されている。すなわ
ち、負荷速度制御系１０、排ガス温度制限制御系１１及
び起動時制御系１２からの燃料流量指令のうち低値信号
が低値優先回路１４から出力され、その低値信号が切替
器２０及び逆関数発生器２１を経て燃料バイパス制御弁
６に加えられる。一方、上記切替器２０には、弁全開相
当設定器２２、着火時弁開度設定器２３、暖機時弁開度
設定器２４からの設定信号がそれぞれ切替器２５，２６
を介して選択的に入力するようにしてあり、その切替器
２０等の切替えによって暖機時弁開度設定信号等が選択
的に前記燃料バイパス制御弁６に加えられる。Therefore, in order to solve such a problem, a control device as shown in FIG. 4 has been proposed. That is, the low value signal of the fuel flow rate commands from the load speed control system 10, the exhaust gas temperature limit control system 11, and the startup control system 12 is output from the low value priority circuit 14, and the low value signal is output to the switch 20 and the reverse. It is added to the fuel bypass control valve 6 via the function generator 21. On the other hand, the switching device 20 receives the setting signals from the valve full opening equivalent setting device 22, the ignition valve opening setting device 23, and the warming-up valve opening setting device 24, respectively.
Are selectively input through the fuel bypass control valve 6 by switching the switching device 20 or the like.
【００１０】なお、上記逆関数発生器２１は、関数への
入力側の制御系を全て信号増時に燃料バイパス制御弁の
開度増方向になるように立案した回路を、図２に示す燃
料系統へ適用させるために必要となるものである。すな
わち、燃料バイパス制御弁６は、逃し量を増加すること
によりガスタービンへの燃料流入量を減少し、また逃し
量を減少させることによりガスタービンへの燃料流入量
を増加するものであるため、逆関数発生器で燃料流量増
要求の際は燃料バイパス制御弁６の開度を小さくするこ
とによって所望の燃料流量が得られる。The inverse function generator 21 has a circuit designed so that the control system on the input side to the function is designed to increase the opening degree of the fuel bypass control valve when the signal increases, as shown in FIG. It is necessary to apply to. That is, the fuel bypass control valve 6 reduces the fuel inflow amount to the gas turbine by increasing the escape amount, and increases the fuel inflow amount to the gas turbine by decreasing the escape amount. When the inverse function generator requests the increase of the fuel flow rate, the desired fuel flow rate can be obtained by reducing the opening degree of the fuel bypass control valve 6.
【００１１】しかして、上記図４に示す制御装置におい
ては、着火・暖機時に着火時弁開度信号、暖機時弁開度
信号がそれぞれ設定器２３，２４から選択的に出力する
ため、逆関数発生器２１から出力される開度信号はステ
ップ的に変化し、前述の如き問題は解消される。However, in the control device shown in FIG. 4, the ignition valve opening signal and the warming valve opening signal are selectively output from the setters 23 and 24 at the time of ignition / warming, respectively. The opening degree signal output from the inverse function generator 21 changes stepwise, and the above-mentioned problem is solved.
【００１２】ところが、このような装置においては、開
度設定が設定器により開ループで設定されるため、燃料
バイパス制御弁６は着火時または暖機時で開度固定状態
となるのに対し、燃料噴射ポンプ３はガスタービンの回
転数に比例して回転数が変化し、ポンプからの吐出流量
は燃料噴射ポンプの回転数増加に比例して増加する。し
たがって、ガスタービン着火時において燃料投入による
エネルギーの増加によりガスタービン回転数が若干上昇
する際に、燃料噴射ポンプの回転数も若干上昇し、その
結果着火・暖機時においてガスタービンへの燃料投入量
が増加してしまう等の問題がある。However, in such a device, since the opening degree setting is set in an open loop by the setter, the opening degree of the fuel bypass control valve 6 is fixed during ignition or warming up. The rotation speed of the fuel injection pump 3 changes in proportion to the rotation speed of the gas turbine, and the discharge flow rate from the pump increases in proportion to the increase in the rotation speed of the fuel injection pump. Therefore, when the gas turbine rotation speed slightly increases due to the increase in energy due to fuel injection during gas turbine ignition, the fuel injection pump rotation speed also slightly increases, resulting in fuel injection into the gas turbine during ignition / warm-up. There is a problem that the amount increases.
【００１３】ガスタービンにおいて、暖機動作の重要性
は近年特に言われるようになり、これはガスタービンの
大型化と、高温化から生じており、熱応力低減のために
も一定燃料量でしかも燃焼継続し得る最低燃料で３０秒
から１分間ほど運転する必要がある。安定燃料流量を供
給できないのはガスタービンに与える寿命消費量が増大
することを意味する。In the gas turbine, the importance of the warm-up operation has come to be particularly said in recent years, which is caused by the increase in the size and the temperature of the gas turbine. It is necessary to operate for 30 seconds to 1 minute with the lowest fuel that can continue combustion. The inability to supply a stable fuel flow rate means that the life consumption of the gas turbine is increased.
【００１４】本発明はこのような点に鑑み、ガスタービ
ン着火後の暖機時における燃料流量が要求量に遅れるこ
となく追従するとともに、暖機時動作における速度上昇
時においても暖機時要求燃料流量を供給し得るガスター
ビン制御装置を得ることを目的とする。In view of the above points, the present invention follows the fuel flow rate during warm-up after ignition of the gas turbine without delaying the required amount, and requires the warm-up required fuel even when the speed increases during the warm-up operation. An object is to obtain a gas turbine control device that can supply a flow rate.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料噴射ポン
プと並列に配設され、燃料の逃し量を調節することによ
りガスタービンへの燃料供給量を制御する燃料バイパス
制御弁を設けたガスタービン制御装置において、暖機時
制御系に、ガスタービン回転数に対応して燃料バイパス
弁の開度制御信号を出力する関数発生器を設け、暖機時
にガスタービンの回転数の上昇に応じて燃料バイパス制
御弁開度を開方向に作動させるようにしたことを特徴と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a gas provided with a fuel bypass control valve which is arranged in parallel with a fuel injection pump and which controls the fuel supply amount to a gas turbine by adjusting the escape amount of fuel. In the turbine control device, a function generator that outputs a fuel bypass valve opening control signal corresponding to the gas turbine speed is provided in the warm-up control system, and in response to an increase in the gas turbine speed during warm-up. It is characterized in that the fuel bypass control valve opening is operated in the opening direction.
【００１６】[0016]
【作用】ガスタービンの暖機時には上記関数発生器から
の出力信号が燃料バイパス制御弁に加えられる。この場
合、上記関数発生器から出る燃料バイパス制御弁の開度
指令信号はガスタービン速度の上昇に伴ない増方向に推
移し、その際に燃料バイパス弁を通過する燃料は減方向
に制御され、燃料噴射ポンプの回転数上昇に伴なう燃料
流量の増加にかかわらず、ガスタービンに流入する燃料
流量は常に一定に制御される。When the gas turbine is warmed up, the output signal from the function generator is applied to the fuel bypass control valve. In this case, the opening degree command signal of the fuel bypass control valve output from the function generator changes in the increasing direction as the gas turbine speed increases, and the fuel passing through the fuel bypass valve is controlled in the decreasing direction at that time. The fuel flow rate flowing into the gas turbine is always controlled to be constant regardless of the increase in the fuel flow rate accompanying the increase in the rotation speed of the fuel injection pump.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、図１を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。負荷・速度制御系１０、排ガス温度制限
制御系１１及び起動時制御系１２からの制御信号は低値
優先回路１４に入力され、その低値信号が切替器２０及
び逆関数設定器２１を経て燃料バイパス制御弁６に加え
られる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The control signals from the load / speed control system 10, the exhaust gas temperature limit control system 11, and the startup control system 12 are input to the low value priority circuit 14, and the low value signals pass through the switching device 20 and the inverse function setting device 21 and the fuel is supplied. It is added to the bypass control valve 6.
【００１８】上記切替器２０には着火・暖機時制御系１
３からの制御信号も入力されており、暖機完了前にはそ
の切替器２０がｂ側に切替えられており着火・暖機時制
御系１３からの制御信号が燃料バイパス制御弁６に加え
られ、暖機完了すると切替器２０がａ側に切替えられて
前記低値優先回路１４の低値信号が燃料バイパス制御弁
６に加えられる。The switching device 20 includes an ignition / warm-up control system 1
The control signal from 3 is also input, and the switching device 20 is switched to the b side before the completion of warm-up, and the control signal from the ignition / warm-up control system 13 is added to the fuel bypass control valve 6. When the warm-up is completed, the switch 20 is switched to the side a, and the low value signal of the low value priority circuit 14 is added to the fuel bypass control valve 6.
【００１９】上記着火・暖機時制御系１３には、弁全開
相当設定器２２、着火時弁開度設定器２３及びガスター
ビン回転数の増加に対して燃料バイパス弁開度低減信号
を出力する関数発生器２７が設けられている。その着火
時弁開度設定器２３からの設定信号及び関数発生器２７
からの制御信号は着火完了によって切替制御される切替
器２５に入力され、その切替器２５によって選択された
出力信号及び前記弁全開相当設定器２２からの設定信号
が切替器２６に入力され、その切替器２６からの出力信
号が前記切替器２０に着火・暖機時制御系１３からの制
御信号として入力されるようにしてある。The ignition / warm-up control system 13 outputs a fuel bypass valve opening degree reduction signal in response to a valve full opening equivalent setting device 22, an ignition valve opening degree setting device 23, and an increase in the gas turbine speed. A function generator 27 is provided. The setting signal from the valve opening setting device 23 at the time of ignition and the function generator 27
The control signal from is input to the switch 25 which is switch-controlled by the completion of ignition, and the output signal selected by the switch 25 and the setting signal from the valve full-open equivalent setting device 22 are input to the switch 26. An output signal from the switch 26 is input to the switch 20 as a control signal from the ignition / warm-up control system 13.
【００２０】しかして、ガスタービン起動前において
は、切替器２０及び切替器２６はともにｂ側に設定され
ており、弁全開相当設定器２２からの設定信号が両切替
器２６，２０を経て燃料バイパス制御弁６に加えられ、
燃料バイパス制御弁６は全開状態であり、ガスタービン
への流入燃料量は零となっている。Before the start of the gas turbine, however, both the switching device 20 and the switching device 26 are set to the b side, and the setting signal from the valve full-open corresponding setting device 22 passes through both switching devices 26, 20 and the fuel is set. Added to the bypass control valve 6,
The fuel bypass control valve 6 is fully open, and the amount of fuel flowing into the gas turbine is zero.
【００２１】そこで、着火指令が発せられると、その着
火指令によって切替器２６が切替えられる。したがっ
て、切替器２５においてｂ側に配設されている着火時弁
開度設定器２３からの着火時弁開度指令信号が、切替器
２５，２６及び２０を経て燃料バイパス制御弁６に伝え
られ、燃料バイパス制御弁６が着火時開度迄絞り操作さ
れる。Therefore, when the ignition command is issued, the switch 26 is switched by the ignition command. Therefore, the ignition valve opening degree command signal from the ignition valve opening degree setting device 23 disposed on the b side in the switching device 25 is transmitted to the fuel bypass control valve 6 via the switching devices 25, 26 and 20. The fuel bypass control valve 6 is throttled to the opening degree upon ignition.
【００２２】その後着火が完了すると、切替器２５がａ
側すなわち関数発生器２７側に切替えられ、その関数発
生器２７からの制御信号が各切替器２５，２６，２０を
経て燃料バイパス制御弁６に伝えられ、燃料バイパス制
御弁６が暖機時開度迄開操作される。After that, when the ignition is completed, the switching device 25
Side, that is, the function generator 27 side, the control signal from the function generator 27 is transmitted to the fuel bypass control valve 6 via each of the switching devices 25, 26 and 20, and the fuel bypass control valve 6 is opened during warm-up. The opening operation is repeated.
【００２３】ところで、上記関数発生器２７は、ガスタ
ービン回転数検出器９からの回転数信号を参照信号とし
て関数設定を行なうものであって、回転数の上昇に応じ
て開度設定信号が小さくなるように設定され、この信号
が逆関数設定器２１を通ることによって、回転数の上昇
時に燃料バイパス制御弁６が開方向に制御されるように
してある。そして、この回転上昇による燃料バイパス制
御弁６の開度の増加に伴なう燃料流量の減少分が、ガス
タービンの速度上昇に伴なう燃料噴射ポンプ３の回転上
昇による燃料流量の増加分と等しくなるようにしてあ
る。By the way, the function generator 27 sets a function by using the rotation speed signal from the gas turbine rotation speed detector 9 as a reference signal, and the opening degree setting signal decreases as the rotation speed increases. Is set so that this signal passes through the inverse function setting device 21 so that the fuel bypass control valve 6 is controlled in the opening direction when the rotation speed increases. The decrease in the fuel flow rate due to the increase in the opening degree of the fuel bypass control valve 6 due to the increase in rotation is the increase in the fuel flow rate due to the increase in the rotation of the fuel injection pump 3 along with the increase in the speed of the gas turbine. It is made equal.
【００２４】したがって、燃料バイパス制御弁６の暖機
時開度での暖機時において、タービン速度上昇に伴なう
燃料噴射ポンプ吐出量が増方向に推移始めると、関数発
生器２７からの信号にもとずいて燃料バイパス制御弁６
が開方向に制御され、ガスタービンへの燃料流入量は暖
機開始状態以降一定量に保たれる。Therefore, when the fuel bypass control valve 6 warms up at the warming-up opening degree, and when the fuel injection pump discharge amount starts to increase due to the increase in turbine speed, a signal from the function generator 27 is output. Based on the fuel bypass control valve 6
Is controlled in the opening direction, and the amount of fuel flowing into the gas turbine is kept constant after the warm-up start state.
【００２５】その後暖機が完了すると、切替器２０が切
替えられ、低値優先回路に入力される起動時制御系１２
の制御信号によって昇速制御が行なわれる。After that, when the warm-up is completed, the switch 20 is switched and the start-up control system 12 is input to the low value priority circuit.
The speed-up control is performed by the control signal.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、暖機時
制御系にガスタービン回転数に対応して燃料バイパス制
御弁の開度制御信号を出力する関数発生器を設け、ガス
タービンの回転数の上昇に応じて燃料バイパス制御弁開
度を開方向に作動させるようにしたので、暖機時におけ
るガスタービンへの燃料流入量を一定に保持することが
てき、かつ着火・暖機といったステップ的な変化要求に
対しても要求通りの燃料流量を供給することができ、ガ
スタービンに与える寿命消費量を少なくすることができ
る。As described above, according to the present invention, the warm-up control system is provided with the function generator for outputting the opening control signal of the fuel bypass control valve in accordance with the gas turbine rotation speed, and the function of the gas turbine is improved. Since the fuel bypass control valve opening is operated in the opening direction in response to the increase in the number of revolutions, the amount of fuel flowing into the gas turbine during warm-up can be kept constant, and ignition / warm-up The required fuel flow rate can be supplied even for the stepwise change request, and the life consumption amount given to the gas turbine can be reduced.
【図１】本発明の制御装置の一実施例を示すブロック
図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control device of the present invention.
【図２】一般的な液体燃料を用いたガスタービン装置の
概略系統図。FIG. 2 is a schematic system diagram of a gas turbine device using a general liquid fuel.
【図３】従来の液体燃料用ガスタービン制御装置のブロ
ック図。FIG. 3 is a block diagram of a conventional liquid fuel gas turbine control device.
【図４】従来のガスタービン制御装置の他の実施例を示
すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the conventional gas turbine control device.
１ 圧縮機 ２ 燃焼器 ３ 燃料噴射ポンプ ４ ガスータビン ６ 燃料バイパス制御弁 ７ 制御装置 １３ 着火・暖機時制御系 ２０、２５、２６ 切替器 ２１ 逆関数設定器 ２７ 関数発生器 1 Compressor 2 Combustor 3 Fuel Injection Pump 4 Gas Turbin 6 Fuel Bypass Control Valve 7 Control Device 13 Ignition / Warm-up Control System 20, 25, 26 Switcher 21 Inverse Function Setter 27 Function Generator
Claims (1)
逃し量を調節することによりガスタービンへの燃料供給
量を制御する燃料バイパス制御弁を設けたガスタービン
制御装置において、暖機時制御系に、ガスタービン回転
数に対応して燃料バイパス制御弁の開度制御信号を出力
する関数発生器を設け、暖機時にガスタービンの回転数
の上昇に応じて燃料バイパス制御弁開度を開方向に作動
させるようにしたことを特徴とする、ガスタービン制御
装置。1. A gas turbine controller provided with a fuel bypass control valve which is arranged in parallel with a fuel injection pump and which controls a fuel supply amount to a gas turbine by adjusting an escape amount of fuel. The control system is equipped with a function generator that outputs the opening control signal of the fuel bypass control valve in response to the gas turbine rotation speed, and the fuel bypass control valve opening is adjusted according to the increase in the gas turbine rotation speed during warm-up. A gas turbine control device characterized by being operated in an opening direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13880792A JPH05332103A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Gas turbine control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13880792A JPH05332103A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Gas turbine control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332103A true JPH05332103A (en) | 1993-12-14 |
Family
ID=15230702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13880792A Pending JPH05332103A (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Gas turbine control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332103A (en) |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13880792A patent/JPH05332103A/en active Pending
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