JPS6067724A - 二重ガス燃料制御装置 - Google Patents
二重ガス燃料制御装置Info
- Publication number
- JPS6067724A JPS6067724A JP17620183A JP17620183A JPS6067724A JP S6067724 A JPS6067724 A JP S6067724A JP 17620183 A JP17620183 A JP 17620183A JP 17620183 A JP17620183 A JP 17620183A JP S6067724 A JPS6067724 A JP S6067724A
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- JP
- Japan
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- gas
- pressure
- fuel
- combustor
- fuel nozzle
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/40—Control of fuel supply specially adapted to the use of a special fuel or a plurality of fuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、二重ガス燃料制御装置に関する。
一般に、ガスタービンの燃焼器の燃焼特性は複雑であり
、従って燃料ノズルのガス噴射特性と、その燃料ノズル
人口／出口の圧力比に対して厳しく制限されており、そ
の値は、燃焼器の燃焼振動又は過熱の点から、１．０２
（下限）〜１．４０（上限）の範囲に抑えるのが通常
であり、この範囲を超えて運転することは機器の重大な
事故につながるため、多種類の発熱量に対して信頼性の
ある二重ガス制御系統が必要とされてきた。従来。
、従って燃料ノズルのガス噴射特性と、その燃料ノズル
人口／出口の圧力比に対して厳しく制限されており、そ
の値は、燃焼器の燃焼振動又は過熱の点から、１．０２
（下限）〜１．４０（上限）の範囲に抑えるのが通常
であり、この範囲を超えて運転することは機器の重大な
事故につながるため、多種類の発熱量に対して信頼性の
ある二重ガス制御系統が必要とされてきた。従来。
発熱量の異なるガスを供給する場合は、燃料ノズルを取
り外し交換するか、ひどい場合は、制御弁一式を交換し
てきた。
り外し交換するか、ひどい場合は、制御弁一式を交換し
てきた。
第１図は、ガスタービンガス燃料制御系統を示す概略図
である。圧力制御弁２によりガス燃料１を所定の圧力ま
で降下させて流量制御弁３に導き、負荷指令（ＶＣＥ）
８の信号に応じて、燃料流量を制御し１．ガスマニホー
ルド４で複数の燃料ノズル６に燃料を凍土、それぞれ燃
焼器５で枝焼ガスを発生させる。従来は、燃料ガスの発
熱量が常にある巾で一定という条件で、一義的に圧力制
御弁２の仕様、流量制御弁３の仕様、及び燃料ノズルの
穴径をそれぞれ決めて、予想されるガスタービンの運転
範囲をカバーしてきている。この場合、ガスタービンの
負荷を増加させること、ガスタービンの特性」二燃焼器
の内圧が増加するが、さらに、必要な燃料を流すために
、ノズルの圧力比を増加させることで制御している。第
２図にその模様を示す。一般に、一定のガスタービン出
力を得るためには、一定の熱エネルギを燃焼器５に供給
する必要があるが、ガス燃料の発熱量の大小により、ガ
ス流量を反比例させて制御する必要がある。このように
、ガスの発熱量が変動する場合に、一定の燃料ノズル径
のときには、制御弁２，３の初期の使用範囲では、ガス
タービンの全運転範囲をカバーしきれなくなることがあ
る。従来、燃料ガスノズル径選定に使用する線図を第３
図に示す。本図において一定の発熱量に対して、制御弁
の使用範囲余裕を考慮してノズル径を選定し、ガスター
ビンの負荷変動に際しては、ノズル穴径は変化させず一
定のままとして、制御弁の操作により負荷指令を満足さ
せるようにしている。この場合、発熱量が大巾にかわる
と制御弁のみの操作では、負荷指令を満足させることが
できず、最大負荷がとれなくなったり、極端な場合は、
発熱量が所期の値に比べて異常に大きくなったりすると
、制御弁を極端に絞ることになるが、この場合、ガス流
量の大巾な減少のため、ノズル人口圧力が降下し、燃料
ノズルの圧力比が小さくなるため、異常燃焼振動をおこ
す。逆に、発熱量が小さくなると、圧力比過大のため、
燃焼器の過熱により機械的な損傷をひきおこしており、
ガスタービンが安全に運転できなくなっているのが現状
である。
である。圧力制御弁２によりガス燃料１を所定の圧力ま
で降下させて流量制御弁３に導き、負荷指令（ＶＣＥ）
８の信号に応じて、燃料流量を制御し１．ガスマニホー
ルド４で複数の燃料ノズル６に燃料を凍土、それぞれ燃
焼器５で枝焼ガスを発生させる。従来は、燃料ガスの発
熱量が常にある巾で一定という条件で、一義的に圧力制
御弁２の仕様、流量制御弁３の仕様、及び燃料ノズルの
穴径をそれぞれ決めて、予想されるガスタービンの運転
範囲をカバーしてきている。この場合、ガスタービンの
負荷を増加させること、ガスタービンの特性」二燃焼器
の内圧が増加するが、さらに、必要な燃料を流すために
、ノズルの圧力比を増加させることで制御している。第
２図にその模様を示す。一般に、一定のガスタービン出
力を得るためには、一定の熱エネルギを燃焼器５に供給
する必要があるが、ガス燃料の発熱量の大小により、ガ
ス流量を反比例させて制御する必要がある。このように
、ガスの発熱量が変動する場合に、一定の燃料ノズル径
のときには、制御弁２，３の初期の使用範囲では、ガス
タービンの全運転範囲をカバーしきれなくなることがあ
る。従来、燃料ガスノズル径選定に使用する線図を第３
図に示す。本図において一定の発熱量に対して、制御弁
の使用範囲余裕を考慮してノズル径を選定し、ガスター
ビンの負荷変動に際しては、ノズル穴径は変化させず一
定のままとして、制御弁の操作により負荷指令を満足さ
せるようにしている。この場合、発熱量が大巾にかわる
と制御弁のみの操作では、負荷指令を満足させることが
できず、最大負荷がとれなくなったり、極端な場合は、
発熱量が所期の値に比べて異常に大きくなったりすると
、制御弁を極端に絞ることになるが、この場合、ガス流
量の大巾な減少のため、ノズル人口圧力が降下し、燃料
ノズルの圧力比が小さくなるため、異常燃焼振動をおこ
す。逆に、発熱量が小さくなると、圧力比過大のため、
燃焼器の過熱により機械的な損傷をひきおこしており、
ガスタービンが安全に運転できなくなっているのが現状
である。
本発明の目的は、ガス成分、圧力の変動に対して、燃料
ガス系統を制御する二重ガス燃料制御装置を提供するに
ある。
ガス系統を制御する二重ガス燃料制御装置を提供するに
ある。
ガスタービン設備において、燃焼器内圧力及び燃料ノズ
ル入口圧力を検知して、この圧力の比を演算する。ガス
の発熱量が変動し、燃料ノズル入口圧力が変動し、上記
の圧力比が変動して、規定圧力比を超えた場合は、燃料
ノズル入口の供給系統を切換′える。この場合、二種類
の燃料ノズル孔を燃料ノズルに設けておき、この系統に
別々に接続させておく。この切換えを行なうことにより
、二種類又は複数種類のガス発熱量に対して、全てのガ
スタービン運転出力をカバーすることができ。
ル入口圧力を検知して、この圧力の比を演算する。ガス
の発熱量が変動し、燃料ノズル入口圧力が変動し、上記
の圧力比が変動して、規定圧力比を超えた場合は、燃料
ノズル入口の供給系統を切換′える。この場合、二種類
の燃料ノズル孔を燃料ノズルに設けておき、この系統に
別々に接続させておく。この切換えを行なうことにより
、二種類又は複数種類のガス発熱量に対して、全てのガ
スタービン運転出力をカバーすることができ。
本発明は燃料ノズル入口、出口の圧力比を所定の範囲に
制御することを特徴とした二重ガス燃料制御装置にある
。
制御することを特徴とした二重ガス燃料制御装置にある
。
第４図は、本発明の実施例を示す図である。本図は、ガ
ス燃料制御系統を示しており、圧力制御弁２、流量制御
弁３、ガスマニホールド４、ガスマニホールド８、切換
弁７．燃料ノズル穴５、燃料ノズル穴１３、燃焼器６、
及び切換弁制御装置１１から構成されており、圧力制御
弁、流量制御弁及び燃焼器を除く制御系統が本発明の要
点である。図において、燃料ノズル入口及び出口のガス
圧力比は、燃焼器の信頼ある燃焼特性を確保し、佃庄−
ｈ田し−セＬ寸ススウ骨様株Ｖけ漏÷ｒｒ −ｈ ｋ
＋、−−）る燃焼器の過熱を防止するために、一定の範
囲ト；制限する必要があり、一般に、その圧力比は、１
．０２〜１．４の範囲である。−完売熱量のガス燃料で
一定の燃料ノズル穴を介して運転する場合は、あらゆる
負荷指令（ＶＣＥ）１４に対して上記圧力比は、圧力制
御弁及び流量制御弁の制御を行なうことで、全てのガス
タービン負荷条件をカバーする範囲に制御されるが、ガ
スの発熱量が大１１に変動すると、圧力制御ブを及び流
量制御弁の制御のみでは、全ての負荷状性において、圧
力比を所定の値に維持することができなくなり、燃料ノ
ズル穴径を変更しないと、不安定燃焼をおこしたり、又
は、燃焼器の過熱を招くことになる。本実施例では、が
ス発熱量の変動の対して、ガス燃料系統の改善を行なう
ものであり、ガスマニホールド４及び燃料ノズル六６の
１系列以外に、ガスマニホールドＢ］６及び燃料ノズル
穴１３のもう１系列の燃料ラインを設けておき、相互の
系統を切換弁１５で切換えるようにしておく。本図にお
いて、燃料ノズル入口圧力９及び燃焼器内圧力１０から
燃料ノズル圧力比及びその圧力比と許容圧力比のルミ演
算を及び切換弁の操作を切換弁制御装置１１で常時骨な
っている。−完売熱量で運転している場合、ガスはガス
マニホールド４を介して燃料ノズル六６から許容圧力比
を維持しながら、ガスを噴射して、安定燃焼を行なう。
ス燃料制御系統を示しており、圧力制御弁２、流量制御
弁３、ガスマニホールド４、ガスマニホールド８、切換
弁７．燃料ノズル穴５、燃料ノズル穴１３、燃焼器６、
及び切換弁制御装置１１から構成されており、圧力制御
弁、流量制御弁及び燃焼器を除く制御系統が本発明の要
点である。図において、燃料ノズル入口及び出口のガス
圧力比は、燃焼器の信頼ある燃焼特性を確保し、佃庄−
ｈ田し−セＬ寸ススウ骨様株Ｖけ漏÷ｒｒ −ｈ ｋ
＋、−−）る燃焼器の過熱を防止するために、一定の範
囲ト；制限する必要があり、一般に、その圧力比は、１
．０２〜１．４の範囲である。−完売熱量のガス燃料で
一定の燃料ノズル穴を介して運転する場合は、あらゆる
負荷指令（ＶＣＥ）１４に対して上記圧力比は、圧力制
御弁及び流量制御弁の制御を行なうことで、全てのガス
タービン負荷条件をカバーする範囲に制御されるが、ガ
スの発熱量が大１１に変動すると、圧力制御ブを及び流
量制御弁の制御のみでは、全ての負荷状性において、圧
力比を所定の値に維持することができなくなり、燃料ノ
ズル穴径を変更しないと、不安定燃焼をおこしたり、又
は、燃焼器の過熱を招くことになる。本実施例では、が
ス発熱量の変動の対して、ガス燃料系統の改善を行なう
ものであり、ガスマニホールド４及び燃料ノズル六６の
１系列以外に、ガスマニホールドＢ］６及び燃料ノズル
穴１３のもう１系列の燃料ラインを設けておき、相互の
系統を切換弁１５で切換えるようにしておく。本図にお
いて、燃料ノズル入口圧力９及び燃焼器内圧力１０から
燃料ノズル圧力比及びその圧力比と許容圧力比のルミ演
算を及び切換弁の操作を切換弁制御装置１１で常時骨な
っている。−完売熱量で運転している場合、ガスはガス
マニホールド４を介して燃料ノズル六６から許容圧力比
を維持しながら、ガスを噴射して、安定燃焼を行なう。
一方、ガスの発熱量が大巾に増加した場合、一定の負荷
運転を継続させるときには、燃焼器へのガス流量を減ら
すことになるが、そのため、燃料ノズル入口圧力９が異
常に低下し、必要な圧力比１．０２を下まわりノズルの
ガス噴射速度が過小となり不安定燃焼に至る。逆に、発
熱量が大巾に減少した場合は、逆にガス流量が増加し、
燃料ノズル入口圧力が大巾に増加し、燃料ノズルの圧力
比が過大となり、許容圧力比１．４を超えた場合は、燃
料ノズルのガス噴射角度及び速度が大きくなるため。
運転を継続させるときには、燃焼器へのガス流量を減ら
すことになるが、そのため、燃料ノズル入口圧力９が異
常に低下し、必要な圧力比１．０２を下まわりノズルの
ガス噴射速度が過小となり不安定燃焼に至る。逆に、発
熱量が大巾に減少した場合は、逆にガス流量が増加し、
燃料ノズル入口圧力が大巾に増加し、燃料ノズルの圧力
比が過大となり、許容圧力比１．４を超えた場合は、燃
料ノズルのガス噴射角度及び速度が大きくなるため。
燃焼器内壁表面に燃焼ガスが直接ふき付けられることに
より、燃焼器の過熱、破損に至ることになる。こＪしら
の不具合を防止し、安定した燃焼を維持するため、この
系統で、さらにガスマニホールド１６及びノズル穴径を
かえた燃料ノズル穴１３を設けておくことにより、燃料
ガス発熱量の変動により、燃料ノズル六６の圧力比が許
容値を超えるか又は下まわった時に、」−記の燃料ノズ
ル穴１３の系統に自動的に切換えて運転継続することが
できる。切換弁制御装置１１では、１ノズル圧力比ＰＣ
Ｄ／Ｐ ｆの算出及び、許容圧力比１．０２〜１．４と
の比較演算を行ない、必要に応じて切換弁制御信号１２
を切換弁１５に発信し、上記の切換えを行なう。
より、燃焼器の過熱、破損に至ることになる。こＪしら
の不具合を防止し、安定した燃焼を維持するため、この
系統で、さらにガスマニホールド１６及びノズル穴径を
かえた燃料ノズル穴１３を設けておくことにより、燃料
ガス発熱量の変動により、燃料ノズル六６の圧力比が許
容値を超えるか又は下まわった時に、」−記の燃料ノズ
ル穴１３の系統に自動的に切換えて運転継続することが
できる。切換弁制御装置１１では、１ノズル圧力比ＰＣ
Ｄ／Ｐ ｆの算出及び、許容圧力比１．０２〜１．４と
の比較演算を行ない、必要に応じて切換弁制御信号１２
を切換弁１５に発信し、上記の切換えを行なう。
上記の系統を用いることで燃料ノズルの圧力比を制御し
ている模様を第５図に示す。すなわち、低発熱ガス運転
から高発熱ガス運転に移る場合、ガスの発熱量が１１０
％を超え、燃料流量が大巾に低下し、ノズル圧力比が下
限値１．０２を下まわった時点で、制御装置の切換信号
により弁を開き、ノズル圧力比を回復させる。この場合
、ノズル圧力比が下限値を上まわった時点で系統がハン
チングしないよう、制御信号はそのまま励磁させておき
、弁は開の状態を維持する。また、発熱量が１１０％を
下まわって、ノズル圧力比が上限値を１−まわったとき
は、弁を閉じ、ノズルの圧力比を規定（ｆｌ’ｉ＼内に
制御する。
ている模様を第５図に示す。すなわち、低発熱ガス運転
から高発熱ガス運転に移る場合、ガスの発熱量が１１０
％を超え、燃料流量が大巾に低下し、ノズル圧力比が下
限値１．０２を下まわった時点で、制御装置の切換信号
により弁を開き、ノズル圧力比を回復させる。この場合
、ノズル圧力比が下限値を上まわった時点で系統がハン
チングしないよう、制御信号はそのまま励磁させておき
、弁は開の状態を維持する。また、発熱量が１１０％を
下まわって、ノズル圧力比が上限値を１−まわったとき
は、弁を閉じ、ノズルの圧力比を規定（ｆｌ’ｉ＼内に
制御する。
−１；記２系列の燃料ノズル穴のサイズ選定にあたって
は、予想される発熱量の変動中、ガスタービンの運転負
荷範囲、圧力制御弁２及び流量制御弁３の使用可能範囲
を考慮して、これらを充分カバーできるように、２種の
穴サイズを決定し、ガス発熱量がある範囲で変動しても
、二基列の切換を自動的に行なうことで、あらゆるガス
タービン負荷運転領域をカバーし、燃焼不安定振動又は
、燃焼器の過熱等による損傷等の不具合をなくした信頼
性のある二重ガス燃料制御装置。
は、予想される発熱量の変動中、ガスタービンの運転負
荷範囲、圧力制御弁２及び流量制御弁３の使用可能範囲
を考慮して、これらを充分カバーできるように、２種の
穴サイズを決定し、ガス発熱量がある範囲で変動しても
、二基列の切換を自動的に行なうことで、あらゆるガス
タービン負荷運転領域をカバーし、燃焼不安定振動又は
、燃焼器の過熱等による損傷等の不具合をなくした信頼
性のある二重ガス燃料制御装置。
本発明は、燃料ノズルの圧力比をガス発熱量の太ｉｊな
変動があった場合にも、所定の範囲に制御するためのも
のであるが、上記目的のために単にガス発熱量の変動に
対して、系統を切替えることも考えられる。すなわち、
ある負荷運転条件に対し、ある発熱量のガスを用いて運
転している場合に、燃料ノズル入口、燃焼器内それぞれ
の圧力を測定することなしに、上記の運転条件から燃料
ノズルの圧力比を演算し、ガス発熱量を別に検知し、ガ
ス発熱量の変動に対して、自動的に燃料系統を切換えて
、燃料ノズルの圧力比を所定の範囲に入るように制御す
る方法である。この場合には、燃料ノズルの圧力比をガ
スタービンの負荷運転条件（出力、大気温度等）及び、
燃料ガス発熱１Ｖから演算し、弁を切換える制御装置及
び、燃料ガス発熱量検出装置、ガス流量計を用いること
になる。
変動があった場合にも、所定の範囲に制御するためのも
のであるが、上記目的のために単にガス発熱量の変動に
対して、系統を切替えることも考えられる。すなわち、
ある負荷運転条件に対し、ある発熱量のガスを用いて運
転している場合に、燃料ノズル入口、燃焼器内それぞれ
の圧力を測定することなしに、上記の運転条件から燃料
ノズルの圧力比を演算し、ガス発熱量を別に検知し、ガ
ス発熱量の変動に対して、自動的に燃料系統を切換えて
、燃料ノズルの圧力比を所定の範囲に入るように制御す
る方法である。この場合には、燃料ノズルの圧力比をガ
スタービンの負荷運転条件（出力、大気温度等）及び、
燃料ガス発熱１Ｖから演算し、弁を切換える制御装置及
び、燃料ガス発熱量検出装置、ガス流量計を用いること
になる。
本発明によれば、これまでガスタービンに対し、一定の
発熱量のガスしか使用できなかったが、多種類の発熱量
のガスを使用できるようになった。
発熱量のガスしか使用できなかったが、多種類の発熱量
のガスを使用できるようになった。
第１図は従来のガスタービンガス燃料制御系統図、第２
図は燃料ノズル穴径選定用線図、第３図は本発明の一実
施例を説明する線図、第４図は本発明の一実施例の系統
図、第５図は燃料ノズルの圧力比制御特性図である。 １１・・・切換弁制御装置。 茅 １ 固 ８ ＄２ 目 θ ５θ ｌθθ 双１＠ （’／、） 亜 ｔＴ（％） 茅４固 Ａ ＄ｆ ｉ
図は燃料ノズル穴径選定用線図、第３図は本発明の一実
施例を説明する線図、第４図は本発明の一実施例の系統
図、第５図は燃料ノズルの圧力比制御特性図である。 １１・・・切換弁制御装置。 茅 １ 固 ８ ＄２ 目 θ ５θ ｌθθ 双１＠ （’／、） 亜 ｔＴ（％） 茅４固 Ａ ＄ｆ ｉ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、燃焼器、タービンを主要構成品とするガス
タービンのガス燃料制御系統において、ガス燃料の発熱
量が大巾に変化する場合に、二重のガスマニホールド及
び二重の燃料ノズル孔を設け、燃焼器内圧力及び燃料ノ
ズ入ロガス圧力信号を検知して、その圧力比に応じてノ
ズル入口切換弁を自動的に切換えることを特徴とする二
重ガス燃料制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、圧力検知器の代り
にガス発熱量検知器及び負荷条件からノズル圧力比を演
算し、切換弁を制御する装置を設けたことを特徴とする
二重ガス燃料制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17620183A JPS6067724A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 二重ガス燃料制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17620183A JPS6067724A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 二重ガス燃料制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6067724A true JPS6067724A (ja) | 1985-04-18 |
Family
ID=16009387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17620183A Pending JPS6067724A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 二重ガス燃料制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6067724A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6275031A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-06 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン制御装置 |
| JP2011247252A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | General Electric Co <Ge> | 燃料及び希釈剤制御システム |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP17620183A patent/JPS6067724A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6275031A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-06 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン制御装置 |
| JP2011247252A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | General Electric Co <Ge> | 燃料及び希釈剤制御システム |
| EP2390481A3 (en) * | 2010-05-25 | 2017-12-20 | General Electric Company | System for fuel and diluent control |
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