JPH0642368A - ガスタービン圧縮機の制御方法 - Google Patents

ガスタービン圧縮機の制御方法

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JPH0642368A
JPH0642368A JP19832192A JP19832192A JPH0642368A JP H0642368 A JPH0642368 A JP H0642368A JP 19832192 A JP19832192 A JP 19832192A JP 19832192 A JP19832192 A JP 19832192A JP H0642368 A JPH0642368 A JP H0642368A
Authority
JP
Japan
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inlet guide
guide vane
compressor
gas turbine
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19832192A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Inagaki
登志夫 稲垣
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0642368A publication Critical patent/JPH0642368A/ja
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷遮断等の緊急動作時も含む各運転形態に
おいてサージマージンを最大にする、ガスタービン圧縮
機の安全な制御方法。 【構成】 圧縮機の出口空気圧力P2 、回転数NS およ
び入口案内翼角度Iを検出し、その検出値および予め設
計段階で求められているコンプレッサマップによって入
口案内翼と空気抽出弁を制御し、サージマージンを最大
に保つようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン圧縮機の制
御方法、特に負荷遮断等の緊急動作時も含む各運転形態
においてサージマージンを最大にする、安全な制御方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】図4はガスタービン利用発電プラントに
おけるガスタービン周辺の機器配置を示す図である。図
中、(1)は圧縮機,(2)は入口案内翼(IGV)駆
動装置,(3)は空気抽出弁およびその駆動装置,
(4)は回転数検出器,(5)は燃焼器,(6)はガス
タービン,(7)は制御装置をそれぞれ示す。制御装置
(7)には、図示されていないほかの制御装置から起動
・停止、タービントリップ、負荷遮断等に対応するプラ
ント運用状態信号Sと負荷対応信号Lが、また上述の回
転数検出器(4)から回転数検出信号Nsが,それぞれ
送られて来て、図5に示されるように信号発生器
(8),(9)に導入される。信号発生器(8)からは
入口案内翼開度設定信号がリミッタ(10)に送出さ
れ、そのリミッタ(10)から入口案内翼駆動装置
(2)に対し入口案内翼操作信号が送出される。また信
号発生器(9)からは空気抽出弁開閉指示信号がリミッ
タ(11)に送出され、そのリミッタ(11)から空気
抽出弁駆動装置(3)に対し空気抽出弁操作信号が送出
される。
【0003】次に、上記図5に示した制御装置による従
来の制御方法について、図6により説明する。例とし
て、ガスタービンの起動から昇速・負荷運転・タービン
トリップに至る過程における入口案内翼および空気抽出
弁の操作について述べる。
【0004】空気抽出弁(3)は、ガスタービンを起動
し無負荷定格回転数100%Nに至る途中の予め定めら
れたX%N回転数において、閉信号により閉じる。そし
てタービントリップ発生後、予め定められたY%N回転
数において、開信号により開く。また入口案内翼は、前
述の無負荷定格回転数100%Nに到達後併入し、初負
荷BLを取った時点で初負荷見合いの開度設定信号によ
り予め定められた開度PBLに開かれ、その開度を保
つ。その後負荷が上昇して予め定められた負荷Z%LD
を越えた場合、予め定められた負荷変化に追従した動作
速度で開いていく。負荷運転中は、負荷対応信号Lの変
化に追従して入口案内翼角度を制御する。そしてタービ
ントリップ発生後、予め定められた動作速度で全閉位置
まで閉鎖される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の制御方法で
は、それまでの実績・経験値等により設計段階で一意的
に定められた設定値により制御を行なっていたので、機
器の安全をはかるサージマージンの確保が最適とは言え
ない。特に、ガスタービンの燃焼器をボイラに置き換え
た複合発電システム等においては、ガスタービン廻りの
配管体積が大きくなるので、圧縮機の出口空気圧力P2
の解放が遅くなり、タービントリップ・負荷遮断等の緊
急動作時に、サージマージンが確保できない場合があ
る。
【0006】例えば図7(b)に示すように、入口案内
翼(IGV)を一定速度で閉鎖していった場合のサージ
マージン確保の状態は、図7(a)のコンプレッサマッ
プに示される。今、入口案内翼全開で定格運転状態の時
P点に運転点があるとする。この時、コンプレッサマッ
プのC1 線上のR点がサージ限界圧力比を与える点であ
り、SMRがサージマージンとなる。タービントリップ発
生後、運転点がAのような経路を辿って推移した場合、
入口案内翼閉鎖に伴うサージ限界圧力比はRS線上を辿
って変化していく。なお、S点は空気抽出弁を開く回転
数に対応した点であり、空気抽出弁を開いた後、サージ
限界圧力比はO2 線上のT点からO3 線上へと推移して
いく。AはP2 の解放が比較的早い場合であり、サージ
マージンが確保されている。しかしながら、P2 の解放
が遅くBに示すような経路を辿って運転点が推移した場
合は、K点以降ではサージマージンが確保されず、機器
の安全が保証されない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、ガスタービンプラントを構成する
軸流圧縮機の入口案内翼角度、出口空気圧力および回転
数を検出し、それらの検出値に基づいて上記軸流圧縮機
の入口案内翼と空気抽出弁とを制御することを特徴とす
るガスタービン圧縮機の制御方法を提案するものであ
る。
【0008】
【作用】本発明方法において、例えば緊急動作時には、
圧縮機の出口空気圧力と回転数および入口案内翼角度を
逐次検出し、得られた時系列データならびに当該データ
を演算処理して得られる予測運転点と、設計段階に作成
されているコンプレッサマップとを比較することによ
り、サージマージンが最大となる入口案内翼動作線上を
辿って、入口案内翼を閉鎖していく。入口案内翼が閉鎖
した後、同様な処理を行ない、サージマージンが最大と
なる回転数で空気抽出弁を開く。したがって、何らかの
原因で圧縮機の出口圧力の解放が遅くなった場合でも、
従来とは異なってサージマージンの確保が最適に達成さ
れる。
【0009】
【実施例】図1は本発明方法を実施する機器配置の一例
を示す図、図2は図1中の制御装置(20)のブロック
図である。これらの図において、前記図4および図5に
より説明した従来のものと同様の部分については、冗長
になるのを避けるため、同一の符号を付け詳しい説明を
省く。
【0010】前記従来のものと比較すると、本実施例に
おいては、圧力伝送器(15),開度伝送器(16),
記憶器(12),演算器(13),信号発生器(1
4),信号選択器(17)が新たに加えられている。そ
して圧力伝送器(15)から圧縮機(1)の出口空気圧
力信号P2 が、回転数検出器(4)から回転数信号NS
が、更に開度伝送器(15)から入口案内翼(IGV)
角度信号Iが、いずれも記憶器(12)に導入される。
記憶器(12)ではそれら検出信号の時系列データを記
憶し、演算器(13)にデータを送出する。
【0011】演算器(13)にはコンプレッサマップを
記憶する記憶要素が具備されており、記憶器(12)か
ら送られて来たデータを演算して運転点の推移を推定
し、コンプレッサマップと比較の上、逐次入口案内翼開
度設定値および空気抽出弁開閉回転数設定値を演算し、
その結果を入口案内翼開度信号発生器(8)および空気
抽出弁開閉信号発生器(9)に送り出す。信号発生器
(14)には、負荷対応信号Lが導入され、従来と同じ
負荷運転中の入口案内翼制御を行なう入口案内翼開度設
定値を信号選択器(17)に送り出す。信号選択器(1
7)にはまた、上記信号発生器(8)からも入口案内翼
開度設定値信号が導入される。信号選択器(17)は、
2つの信号発生器(8),(14)から送られて来た入
口案内翼開度設定信号の一方をプラント運用状態信号S
に基づいて選択し、リミッタ(10)に送出する。リミ
ッタ(10)から入口案内翼駆動装置(2)に入口案内
翼操作信号が送出される。リミッタ(11)には信号発
生器(9)から空気抽出弁開閉信号が送られて来て、こ
こから空気抽出弁駆動装置(3)に弁操作信号が送り出
される。
【0012】本実施例の効果を前記図7と対照して説明
すると、本実施例によれば図3(b)に示すように入口
案内翼(IGV)を制御するので、図3(a)に示すと
おりサージ限界圧力比はRU線上を辿り、サージマージ
ンの確保が可能である。
【0013】以上述べたように本実施例によれば、従来
達成されていなかった最適なサージマージンの確保が可
能となり、機器の安全性が向上する。
【0014】
【発明の効果】前記のとおり本発明においては、圧縮機
の出口空気圧力,回転数および入口案内翼角度を検出
し、その検出値と予め設計階段に求められているコンプ
レッサマップとによって入口案内翼と空気抽出弁を制御
するので、従来達成できなかった最適なサージマージン
の確保が可能となり、ガスタービンプラント機器の安全
性が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明方法を実施する機器配置の一例を
示す図である。
【図2】図2は図1中の制御装置(20)のブロック図
である。
【図3】図3は上記例におけるサージマージンの確保状
態を示す図である。
【図4】図4は従来のガスタービンプラントにおけるガ
スタービン周辺の機器配置の一例を示す図である。
【図5】図5は図4中の制御装置(7)のブロック図で
ある。
【図6】図6は従来の制御方法による起動からタービン
トリップに至るまでの回転数,負荷,入口案内翼開度,
空気抽出弁開度の動きの一例を示す図である。
【図7】図7は従来の制御方法におけるコンプレッサマ
ップと運転点および入口案内翼開度の変化によるサージ
限界圧力比の推移を示す図である。
【符号の説明】
(1) 圧縮機 (2) 入口案内翼(IGV)駆動装置 (3) 空気抽出弁およびその駆動装置 (4) 回転数検出器 (5) 燃焼器 (6) ガスタービン (7) 制御装置 (8)(9) 信号発生器 (10)(11) リミッタ (12) 記憶器 (13) 演算器 (14) 信号発生器 (15) 圧力伝送器 (16) 開度伝送器 (17) 信号選択器 (20) 制御装置 C1 空気抽出弁閉鎖時の入口案内翼全開
位置におけるサージ限界圧力比線(以下サージ線とい
う) C2 同入口案内翼中間開度位置における
サージ線 C3 同入口案内翼全閉位置におけるサー
ジ線 O1 空気抽出弁開放時の入口案内翼全開
位置におけるサージ線 O2 同入口案内翼中間開度におけるサー
ジ線 O3 同入口案内翼全閉位置におけるサー
ジ線 A 圧縮機出口空気圧力の解放が早い場
合の運転点推移を示す線 B 圧縮機出口空気圧力の解放が遅い場
合の運転点推移を示す線 C 入口案内翼開度の変化を示す線 P 定格運転点 R 定格運転状態におけるサージ限界圧
力比を示す点 SMR 定格運転点におけるサージマージン S C2 線上で空気抽出弁を開く回転数
を示す点 T O2 線上で空気抽出弁が全開となっ
た時の回転数を示す点 K サージマージンが零となった点 U C3 線上で入口案内翼が全閉位置と
なったときの回転数を示す点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンプラントを構成する軸流圧
    縮機の入口案内翼角度、出口空気圧力および回転数を検
    出し、それらの検出値に基づいて上記軸流圧縮機の入口
    案内翼と空気抽出弁とを制御することを特徴とするガス
    タービン圧縮機の制御方法。
JP19832192A 1992-07-24 1992-07-24 ガスタービン圧縮機の制御方法 Withdrawn JPH0642368A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000310128A (ja) * 1999-03-16 2000-11-07 General Electric Co <Ge> 予備容量制御装置を有するガスタービン発電機
JP2009150391A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Nuovo Pignone Spa ガスタービン負荷の変動制御方法
US9845730B2 (en) 2012-03-08 2017-12-19 Nuovo Pignone Srl Device and method for gas turbine unlocking

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Effective date: 19991005