JPS6133977B2 - - Google Patents
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- JPS6133977B2 JPS6133977B2 JP2923280A JP2923280A JPS6133977B2 JP S6133977 B2 JPS6133977 B2 JP S6133977B2 JP 2923280 A JP2923280 A JP 2923280A JP 2923280 A JP2923280 A JP 2923280A JP S6133977 B2 JPS6133977 B2 JP S6133977B2
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- Japan
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- heat exchanger
- gas
- compressor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は再生式ガスタービンの一型式である熱
交換器付二軸ガスタービンの急減速制御装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a rapid deceleration control device for a two-shaft gas turbine with a heat exchanger, which is a type of regenerative gas turbine.
従来のこの種二軸ガスタービンとその制御装置
は第1a図および第1b図に示す構成である。こ
れらの図から明かなように、コンプレツサ1はガ
スゼネタービン(以下ガスゼネと略称)2と同軸
であり、パワータービン3は負荷11と同軸であ
る。大気はコンプレツサ1で圧縮され、熱交換器
4を通つて燃焼器5に至る。燃料ポンプ8から、
燃料調整弁駆動機構7で制御される燃料調整弁6
を通る燃料が、この燃焼器5において前述の空気
により燃焼せしめられる。燃焼ガスはガスゼネ2
に入り、バリアブルベーン9を介してパワーター
ビン3で仕事をなし、熱交換器4を通つて排気と
して排出される。このシステムを制御する装置は
第1b図に示すごとく燃料・バリアブルベーン制
御回路20を包含するもので、ガスゼネ回転数検
出器14、パワータービン回転数検出器15、ガ
スゼネ入口ガス温度検出器16、コンプレツサ吸
気温度検出器17を制御信号演算回路22の入力
とし、かつアクセルペダル12で設定されるガス
ゼネ回転数設定器13の出力とガスゼネ回転数検
出器14とを比較器21で比較しその出力をも制
御信号演算回路22の入力とする。この制御信号
演算回路22の燃料流量指令信号Gfはコンバー
タ18を介し燃料調整弁駆動機構7に送られる。
またこの制御信号演算回路22の出力であるバリ
アブルベーン開度指令信号VGはコンバータ19
を介しバリアブルベーン駆動機構10へ送られ
る。 A conventional two-shaft gas turbine of this type and its control device have a configuration shown in FIGS. 1a and 1b. As is clear from these figures, the compressor 1 is coaxial with a gas generator turbine (hereinafter abbreviated as gas generator) 2, and the power turbine 3 is coaxial with a load 11. Atmospheric air is compressed by a compressor 1, passes through a heat exchanger 4, and reaches a combustor 5. From fuel pump 8,
Fuel adjustment valve 6 controlled by fuel adjustment valve drive mechanism 7
The fuel passing through the combustor 5 is combusted by the aforementioned air. Combustion gas is gas genera 2
The air enters the air, performs work in the power turbine 3 via the variable vanes 9, and is discharged as exhaust gas through the heat exchanger 4. The device that controls this system includes a fuel/variable vane control circuit 20 as shown in FIG. The intake air temperature detector 17 is input to the control signal calculation circuit 22, and the output of the gas general rotation speed setting device 13 set by the accelerator pedal 12 is compared with the gas general rotation speed detector 14 by a comparator 21, and the output is also It is used as an input to the control signal calculation circuit 22. The fuel flow rate command signal G f from the control signal calculation circuit 22 is sent to the fuel adjustment valve drive mechanism 7 via the converter 18 .
Further, the variable vane opening command signal V G which is the output of the control signal calculation circuit 22 is transmitted to the converter 19
It is sent to the variable vane drive mechanism 10 via.
なお、この第1a図および第1b図中の記号の
意味は次のとおりである。 The meanings of the symbols in FIGS. 1a and 1b are as follows.
NG〓:定常運転時ガスゼネ回転数設定値
NG:ガスゼネ回転数測定値
NP:パワータービン回転数測定値
T7:ガスゼネ入口ガス温度
T7:ガスゼネ入口ガス温度測定値
T7〓:定常運転時ガスゼネ入口温度目標値
T1:コンプレツサ吸気温度
T1:コンプレツサ吸気温度測定値
T5:燃焼器入口温度、
Tc:熱交換器コア温度、
VG:バリアブルベーン開度指令信号(設計点開
度からの変化分)
Gf:燃料流量指令信号、
第1b図に示す回路は車両用ガスタービン向き
として次の機能が具備されている。N G 〓: Gas general rotation speed set value during steady operation N G : Gas general rotation speed measurement value N P : Power turbine rotation speed measurement value T 7 : Gas general inlet gas temperature T 7 : Gas general inlet gas temperature measurement value T 7 〓: Steady state Gas general inlet temperature target value during operation T 1 : Compressor intake air temperature T 1 : Compressor intake air temperature measured value T 5 : Combustor inlet temperature, T c : Heat exchanger core temperature, V G : Variable vane opening command signal (design point (change from the opening) G f :Fuel flow rate command signal The circuit shown in Figure 1b is suitable for vehicle gas turbines and is equipped with the following functions.
(イ) 低燃費を維持できるように決定した燃料計画
線上で、定常時の運転を行なう。(b) Carry out steady-state operation on the fuel plan line determined to maintain low fuel consumption.
(ロ) 急加減速性能を向上させる。(b) Improving sudden acceleration/deceleration performance.
(ハ) 過大な燃料投入による、材料のオーバヒート
の防止、およびパワーのアンバランスによる回
転部のオーバスピードの防止。(c) Preventing materials from overheating due to excessive fuel injection, and preventing overspeeding of rotating parts due to power imbalance.
さて、このような従来装置では、急減速時、ア
クセルペダル12を開放し、ガスゼネ回転数設定
値NG〓を急減させるが、NG〓の急減に従つて制
御装置20は燃料流量を減少させる信号Gfを送
出する。ガスゼネ2の回転数は、ガスゼネに投入
される燃焼ガスのエネルギ(すなわち、ガスゼネ
入口ガス温度T7など)によつて決まるので、急
減速時には、Gfを急減し、かつガスゼネ入口ガ
ス温度T7を急減できることが望ましい。急減速
時燃料減により、あるレベルまではT7はすみや
かに下降する。しかし、その後は、熱交換器のコ
ア温度Tcが急激には下がらないので、T7の下降
が遅くなる(第3図d参照)。その結果、Gfを最
低燃料線に保持していても、燃焼ガスのエネルギ
がゆるやかにしか減少しないため、NGの減速が
遅れることになる。このため、急減速要求時に、
十分な減速性能を出せないという欠点があつた。 Now, in such a conventional device, when there is a sudden deceleration, the accelerator pedal 12 is released and the gas gener- ation rotation speed set value N G 〓 is suddenly decreased, but the control device 20 decreases the fuel flow rate in accordance with the sudden decrease in N G 〓. Send out a signal G f . The rotation speed of the gas generator 2 is determined by the energy of the combustion gas input to the gas generator (i.e., the gas temperature at the gas generator inlet, T 7 , etc. ) . It is desirable to be able to rapidly reduce Due to fuel loss during sudden deceleration, T 7 will descend quickly up to a certain level. However, after that, the core temperature T c of the heat exchanger does not drop rapidly, so the fall of T 7 becomes slow (see Figure 3d). As a result, even if G f is maintained at the lowest fuel line, the energy of the combustion gas decreases only gradually, resulting in a delay in deceleration of N G. Therefore, when sudden deceleration is requested,
The drawback was that it could not provide sufficient deceleration performance.
本発明はこの欠点を解決せんとしてなされたも
ので、熱交換器のコア温度Tcすみやかに下げ、
ガスゼネ回転数NGをその設定値NG〓に迅速に追
従させることを目的とする。 The present invention has been made to solve this drawback, and is designed to quickly lower the core temperature Tc of the heat exchanger,
The purpose is to quickly make the gas generator rotational speed N G follow its set value N G 〓.
すなわち本発明によれば、コンプレツサの空気
吐出口と熱交換器の低圧側入口との間にバイパス
管路および調節弁を設け、この調節弁の開度を急
減速の程度(ガスゼネ回転数の偏差NG〓―NG)
に応じて調節し、急減速時、コンプレツサより吐
出される空気の一部を熱交換器の低圧側入口に導
くことにより、熱交換器のコア温度をすみやかに
下げられるようにしたことを特徴とする。この結
果、減速性能が向上するのである。なお、この調
節弁は、定常運転時、および加速時には閉じてい
る。 That is, according to the present invention, a bypass pipe and a control valve are provided between the air discharge port of the compressor and the low-pressure side inlet of the heat exchanger, and the opening degree of the control valve is adjusted according to the degree of sudden deceleration (deviation of the gas generator rotation speed). N G 〓― NG )
The core temperature of the heat exchanger can be lowered quickly by adjusting the temperature accordingly and guiding part of the air discharged from the compressor to the low-pressure side inlet of the heat exchanger during sudden deceleration. do. As a result, deceleration performance is improved. Note that this control valve is closed during steady operation and during acceleration.
以下本発明を添付図面第2a図以下に例示した
本発明の好適な実施例について詳述する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention illustrated in FIG. 2a of the accompanying drawings.
第2a図および第2b図において第1a図およ
び第1b図と共通な部分についてはその重復説明
を省略する。 In FIGS. 2a and 2b, the repeated explanation of the parts common to FIGS. 1a and 1b will be omitted.
図示の実施例においては、コンプレツサ1の出
口から熱交換器4の入口主管路57に至る中途よ
りバイパス管路56aを分岐しバイパス弁55、
バイパス管路56bを経て、パワータービン3か
ら熱交換器4に至る主管路58に連通せしめてあ
る。第2b図の制御信号演算回路22のひとつの
入力NG〓―NGを、バイパス弁開度調節器51、
遅延回路52、コンバータ53からの信号をバイ
パス弁開度調整機構54に入れ、これでバイパス
弁55を制御する。 In the illustrated embodiment, the bypass pipe 56a is branched midway from the outlet of the compressor 1 to the inlet main pipe 57 of the heat exchanger 4, and a bypass valve 55,
It is communicated with a main pipe 58 leading from the power turbine 3 to the heat exchanger 4 via a bypass pipe 56b. One input N G =-N G of the control signal calculation circuit 22 in FIG.
Signals from the delay circuit 52 and converter 53 are input to the bypass valve opening adjustment mechanism 54, which controls the bypass valve 55.
第2a図および第2b図中で新たに用いた記号
は次のとおりである。 The newly used symbols in FIGS. 2a and 2b are as follows.
T2:コンプレツサ出口温度、
T5:燃焼器入口温度
T10:パワータービン出口温度
T11:熱交換器低圧側入口温度
P2:コンプレツサ出口圧力
P11:熱交換器低圧側入口圧力
ここで、調節器51の入出力関係は第2c図の
中に示したグラフのように設定するが、急減速判
定基準(Δ)、比例調節部のゲインKBVは適当に
定めるものとする。また、弁開度100%時の主管
路57とバイパス管路56の流体抵抗比は、ガス
ゼネ軸の回転を維持するための空燃比を保つよう
に適当に定めるものとする。T 2 : Compressor outlet temperature, T 5 : Combustor inlet temperature T 10 : Power turbine outlet temperature T 11 : Heat exchanger low pressure side inlet temperature P 2 : Compressor outlet pressure P 11 : Heat exchanger low pressure side inlet pressure Here, The input/output relationship of the regulator 51 is set as shown in the graph shown in FIG. 2c, but the sudden deceleration determination criterion (Δ) and the gain KBV of the proportional adjustment section are determined appropriately. Furthermore, the fluid resistance ratio between the main line 57 and the bypass line 56 when the valve opening degree is 100% is determined appropriately so as to maintain the air-fuel ratio for maintaining the rotation of the gas generator shaft.
本発明制御装置の作用を述べれば以下のとおり
である。 The operation of the control device of the present invention will be described below.
調節器51は、ガスゼネ回転数の偏差(NG〓
―NG)と急減速判定基準(―Δ;Δ>0)との
大小により、急減速時には急減速の程度(|NG
〓―NG|―Δ)に応じたバイパス弁55の開度
を指令する。遅延回路52はバイパス弁55の動
作タイミングを急減速指令のタイミングから適当
にずらすためのものである。また、コンバータ5
3は遅延回路52の出力信号をバイパス弁開度調
整機構54の操作信号に変換するためのものであ
る。なお、NG〓―NG>―Δのときは、調節器5
1の出力はゼロである。 The regulator 51 adjusts the deviation (N G 〓
-N G ) and the sudden deceleration judgment criterion (-Δ; Δ> 0 ).
〓-N G |-Δ) The opening degree of the bypass valve 55 is commanded. The delay circuit 52 is for appropriately shifting the operation timing of the bypass valve 55 from the timing of the rapid deceleration command. Also, converter 5
3 is for converting the output signal of the delay circuit 52 into an operation signal for the bypass valve opening adjustment mechanism 54. In addition, when N G 〓-N G >-Δ, the controller 5
The output of 1 is zero.
いま、ガスタービンが定常的に運転されている
時(|NG〓―N〓|<Δ)に、急減速のためア
クセルペダル12が急激に開放された状態を考え
る。すなわち、設定器13は、アクセルペダル1
2に連動しているので、設定器13の出力NG〓
はステツプ状に減少することになる。この結果、
ガスゼネ回転数の偏差(NG〓―NG)は、NG〓
―NG<―Δとなるので、調節器51は急減速の
程度(|NG〓―NG|―Δ)に応じてバイパス弁
55の開度を指令する信号を出力する。この信号
は、遅延回路52に送出され、適当な時間だけ遅
らされた後、コンバータ53によりバイパス弁開
度調整機構54の操作信号に変換される。調整機
構54はバイパス弁55を開き、バイパス管路5
6―a,56―bを連通させる。なお、遅延回路
を設けたのは、減速の初期においては、コンプレ
ツサ1の出口温度T2が高く、十分な冷却効果が
得られないのと、燃料急減である程度の減速効果
が得られるためである。 Now, consider a situation where the gas turbine is operated steadily (|N G 〓−N〓|<Δ) and the accelerator pedal 12 is suddenly released due to sudden deceleration. That is, the setting device 13 controls the accelerator pedal 1
2, so the output of the setting device 13 N G 〓
will decrease in steps. As a result,
The deviation of the gas general rotation speed (NG 〓 - NG ) is NG 〓
Since -N G <-Δ, the regulator 51 outputs a signal instructing the opening degree of the bypass valve 55 according to the degree of sudden deceleration (|N G 〓-N G |-Δ). This signal is sent to the delay circuit 52 and delayed by an appropriate amount of time, and then converted by the converter 53 into an operation signal for the bypass valve opening adjustment mechanism 54. The adjustment mechanism 54 opens the bypass valve 55 and opens the bypass line 5.
6-a and 56-b are connected. The reason why the delay circuit was provided is that at the beginning of deceleration, the outlet temperature T2 of compressor 1 is high and a sufficient cooling effect cannot be obtained, and a certain degree of deceleration effect can be obtained when the fuel suddenly decreases. .
この結果、コンプレツサ1より吐出された圧縮
空気(温度T2)の一部は主管路57からバイパス
管路56に分流され、熱交換器4の低圧側入口に
導かれて、パワータービンからの吐出ガス(温度
T10)を冷却するため、第3図cに示すようにコ
ア温度Tcをすみやかに下げることができる(T10
>T2)。 As a result, a part of the compressed air (temperature T 2 ) discharged from the compressor 1 is diverted from the main pipe 57 to the bypass pipe 56, guided to the low-pressure side inlet of the heat exchanger 4, and discharged from the power turbine. Gas (temperature)
T 10 ), the core temperature T c can be quickly lowered as shown in Figure 3c (T 10 ) .
> T2 ).
一方、制御信号演算回路22は急減速指令と同
時に燃料流量を減少させる信号Gfを出力し、バ
イパス管路から流入する空気によるコア温度の低
下と相まつて従来例よりすみやかに減速を行なえ
る。ガスゼネ回転数の減少につれて調節器51の
出力は調節器51の設定線上に沿つて減少してい
くので、バイパス管路56を経て熱交換器4の低
圧側入口に分流される圧縮空気の流量はなめらか
に減り、定常運転時(|NG〓―NG|<Δ)の制
御動作に連続的に移行できる。 On the other hand, the control signal calculation circuit 22 outputs a signal G f to reduce the fuel flow rate at the same time as the sudden deceleration command, and together with the decrease in the core temperature due to the air flowing in from the bypass pipe, deceleration can be performed more quickly than in the conventional example. As the gas generator rotational speed decreases, the output of the regulator 51 decreases along the setting line of the regulator 51, so the flow rate of compressed air diverted to the low-pressure side inlet of the heat exchanger 4 via the bypass pipe 56 is It decreases smoothly and can continuously shift to control operation during steady operation (|N G 〓− NG | <Δ).
第1a図は従来の熱交換器付二軸ガスタービン
の系統図、第1b図はその制御装置の系統図、第
2a図は本発明を実施した熱交換器付二軸ガスタ
ービンの系統図、第2b図はその制御装置の系統
図、第2c図はそのバイパス弁開度調節器の特性
を示すグラフ、第3図は各パラメータのグラフで
ある。
1……コンプレツサ、2……ガスゼネタービ
ン、3……パワータービン、4……熱交換器、5
……燃焼器、6……燃料調整弁、7……燃料調整
弁駆動機構、8……燃料ポンプ、9……バリアブ
ル・ベーン、10……バリアブル・ベーン駆動機
構、11……負荷、12……アクセル・ペダル、
13……ガスゼネ回転数設定器、14……ガスゼ
ネ回転数検出器、15……パワータービン回転数
検出器、16……ガスゼネ入口ガス温度検出器、
17……コンプレツサ吸気温度検出器、18,1
9……コンバータ、20……燃料・バリアブルベ
ーン制御装置、21……比較器、22……制御信
号演算回路、51……バイパス弁開度調節器、5
2……遅延回路、53……コンバータ、54……
バイパス弁開度調整機構、55……バイパス弁、
56(a,b)……バイパス管路、57,58…
…主管路。
FIG. 1a is a system diagram of a conventional two-shaft gas turbine with a heat exchanger, FIG. 1b is a system diagram of its control device, and FIG. 2a is a system diagram of a two-shaft gas turbine with a heat exchanger according to the present invention. Fig. 2b is a system diagram of the control device, Fig. 2c is a graph showing the characteristics of the bypass valve opening degree regulator, and Fig. 3 is a graph of each parameter. 1...Compressor, 2...Gas generator turbine, 3...Power turbine, 4...Heat exchanger, 5
... Combustor, 6 ... Fuel adjustment valve, 7 ... Fuel adjustment valve drive mechanism, 8 ... Fuel pump, 9 ... Variable vane, 10 ... Variable vane drive mechanism, 11 ... Load, 12 ... …Accelerator pedal,
13...Gas general rotation speed setting device, 14...Gas general rotation speed detector, 15...Power turbine rotation speed detector, 16...Gas general inlet gas temperature detector,
17...Compressor intake air temperature detector, 18,1
9...Converter, 20...Fuel/variable vane control device, 21...Comparator, 22...Control signal calculation circuit, 51...Bypass valve opening degree regulator, 5
2...Delay circuit, 53...Converter, 54...
Bypass valve opening adjustment mechanism, 55... Bypass valve,
56 (a, b)... Bypass pipe line, 57, 58...
...Main pipe.
Claims (1)
の空気吐出口と熱交換器の低圧側入口との間に調
節弁付のバイパス管を設けると共に、急減速時に
急減速の程度に応じて前記バイパス管路の調節弁
の開度を指令する信号を出力する回路を設けて、
急減速の程度に応じて前記コンプレツサより吐出
される空気の一部を前記熱交換器の低圧側入口に
導いて熱交換器低圧側入口温度を引き下げること
によりすみやかに減速ができるようにしたことを
特徴とする、二軸ガスタービンの急減速制御装
置。1. A bypass pipe with a regulating valve is provided between the air discharge port of the compressor of the two-shaft gas turbine with a heat exchanger and the low-pressure side inlet of the heat exchanger, and the bypass pipe is adjusted according to the degree of sudden deceleration during sudden deceleration. A circuit is installed to output a signal that commands the opening of the control valve in the road.
Depending on the degree of sudden deceleration, part of the air discharged from the compressor is guided to the low-pressure side inlet of the heat exchanger to lower the temperature at the low-pressure side inlet of the heat exchanger, thereby making it possible to quickly decelerate. This is a rapid deceleration control device for two-shaft gas turbines.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2923280A JPS56126627A (en) | 1980-03-10 | 1980-03-10 | Quick deceleration controller of double axes gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2923280A JPS56126627A (en) | 1980-03-10 | 1980-03-10 | Quick deceleration controller of double axes gas turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56126627A JPS56126627A (en) | 1981-10-03 |
| JPS6133977B2 true JPS6133977B2 (en) | 1986-08-05 |
Family
ID=12270473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2923280A Granted JPS56126627A (en) | 1980-03-10 | 1980-03-10 | Quick deceleration controller of double axes gas turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56126627A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0750297B2 (en) * | 1984-12-20 | 1995-05-31 | トキナー光学株式会社 | Interchangeable lens with switching contacts for two types of cameras |
| US7514810B2 (en) * | 2006-12-15 | 2009-04-07 | General Electric Company | Electric power generation using power turbine aft of LPT |
-
1980
- 1980-03-10 JP JP2923280A patent/JPS56126627A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56126627A (en) | 1981-10-03 |
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