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技術 ガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法

出願人 三菱日立パワーシステムズ株式会社
発明者 村上雅幸藤井智子
出願日 2011年10月26日 (8年7ヶ月経過) 出願番号 2011-234823
公開日 2013年5月16日 (7年1ヶ月経過) 公開番号 2013-092112
状態 特許登録済
技術分野 タービンの細部・装置 ガスタービン、高圧・高速燃焼室
主要キーワード 各冷却機 切替温度 外気温度計 吸込流量 冷却空気入口 基本駆動 冷却空気温度 飽和空気
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重要な関連分野

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図面 (8)

課題

圧縮機の途中から抽気した圧縮空気を冷却し、これを冷却空気としてタービンに供給する場合、圧縮空気の一部が液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐ。

解決手段

冷却制御器30は、冷却機20の運転台数が3台のときの1台の冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算部41と、冷却機の運転台数が2台のときの1台の冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算部45と、外気温度が25℃以上であるか否かに応じて、冷却機の運転台数を3台にするか2台にするかを定める運転設定部31と、外気温度が25℃以上で冷却機の運転台数が3台に定められると、第一駆動量演算部41で求められた駆動量を運転する3台の冷却機に出力し、外気温度が25℃未満で冷却機の運転台数が2台に定められると、第二駆動量演算部45で求められた駆動量を運転する2台の冷却機に出力する切替部35と、を備えている。

概要

背景

ガスタービン設備では、燃焼器からの高温燃焼ガスから、タービン内動翼静翼、さらにケーシング等を保護するために、圧縮機の途中から圧縮空気の一部を抽気し、これを冷却し、冷却空気としてタービン内に供給している。

例えば、以下の特許文献1に記載のガスタービン設備では、圧縮機の途中から圧縮空気の一部を抽気し、これをタービン運転状況に応じて空気冷却器で冷却し、冷却空気としてタービン内に供給している。

概要

圧縮機の途中から抽気した圧縮空気を冷却し、これを冷却空気としてタービンに供給する場合、圧縮空気の一部が液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐ。冷却制御器30は、冷却機20の運転台数が3台のときの1台の冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算部41と、冷却機の運転台数が2台のときの1台の冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算部45と、外気温度が25℃以上であるか否かに応じて、冷却機の運転台数を3台にするか2台にするかを定める運転設定部31と、外気温度が25℃以上で冷却機の運転台数が3台に定められると、第一駆動量演算部41で求められた駆動量を運転する3台の冷却機に出力し、外気温度が25℃未満で冷却機の運転台数が2台に定められると、第二駆動量演算部45で求められた駆動量を運転する2台の冷却機に出力する切替部35と、を備えている。

目的

本発明では、圧縮機からの圧縮空気を冷却空気として利用する場合、この圧縮空気中の水分の一部が液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができるガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

燃焼用空気吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記圧縮機の途中から抽気した一部の前記圧縮空気を前記タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、前記冷却空気導入系統中の前記圧縮空気を冷却する冷却手段と、外気温度を検知する外気温度計と、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、前記外気温度計で検知された前記外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力抑制制御する冷却制御器と、を備えていることを特徴とするガスタービン設備

請求項2

請求項1に記載のガスタービン設備において、前記冷却手段は複数の冷却機を有し、前記冷却制御器は、前記外気温度が予め定めた設定温度以上であるか否かに応じて、前記冷却機の運転台数を定める運転設定部を有する、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項3

請求項2に記載のガスタービン設備において、前記運転設定部は、複数の前記冷却機の運転台数を、前記外気温度が前記設定温度以上のときには予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とする、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項4

請求項3に記載のガスタービン設備において、前記冷却制御器は、前記冷却機の駆動量を求める駆動量演算部を有し、前記駆動量演算部は、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算部と、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算部と、を有し、前記冷却制御器は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する切替部を有し、前記第一駆動量演算部及び前記第二駆動量演算部が用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係である、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項5

請求項4に記載のガスタービン設備において、前記第一駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求める、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項6

請求項4に記載のガスタービン設備において、前記圧縮機は、前記タービンの出力に応じて前記燃焼用空気の吸込流量を調節する空気吸込量調節手段を有し、前記第一駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記空気吸込量調節手段の駆動量と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び前記空気吸込量調節手段の駆動量に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記空気吸込量調節手段の駆動量と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び前記空気吸込量調節手段の駆動量に対応する該冷却機の駆動量を求める、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項7

請求項4から6のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、前記冷却空気導入系統の出口における前記圧縮空気の温度を検知する冷却空気温度計を備え、前記駆動量演算部は、前記冷却空気温度計で検知された前記圧縮空気の温度と予め定めた目標温度との偏差に応じて、前記第一駆動量演算部が求めた前記駆動量及び前記第二駆動量演算部が求めた前記駆動量を補正するフィードバック制御部を有し、前記切替部は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力する、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項8

請求項4から7のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、前記運転設定部は、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りるか否か判断し、冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りると判断すると、該故障冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分の冷却機を定め、前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機の台数が自身が定めた運転台数に足りると判断され、且つ前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記冷却機に対して、前記第一駆動量演算部と前記第二駆動量演算部とのうちで該運転台数に対応する駆動量を求める駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項9

請求項4から8のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、前記運転設定部は、前記外気温度が前記設定温度以上のときに、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機のうちから前記第二台数分の冷却機を定め、前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記第二台数分の前記冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項10

請求項2から9のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、前記冷却機は、ファンと、該ファンを回転させるモータと、該モータに供給する電力を変化させて該モータの回転数を変えるインバータと、を有し、前記冷却制御器は、前記冷却機の前記インバータを制御することで、前記モータの駆動量を制御する、ことを特徴とするガスタービン設備。

請求項11

燃焼用空気を吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器からの該燃焼ガスにより駆動するタービンと、該圧縮機の途中から抽気した一部の該圧縮空気を該タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、該冷却空気導入系統中の該圧縮空気を冷却して冷却空気を生成する冷却手段と、を備えているガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力を抑制制御する、ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

請求項12

請求項11に記載のガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記冷却手段は複数の冷却機を有しており、前記外気温度が予め定めた設定温度以上のときには、複数の前記冷却機のうちの運転台数を予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには、該運転台数を該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とする運転設定工程を、実行することを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

請求項13

請求項11に記載のガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算工程と、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算工程と、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力する出力工程と、を実行し、前記第一駆動量演算工程及び前記第二駆動量演算工程で用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係である、ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

請求項14

請求項13に記載のガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記第一駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求める、ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

技術分野

0001

本発明は、圧縮機、燃焼器及びタービンを備えているガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法に関する。

背景技術

0002

ガスタービン設備では、燃焼器からの高温燃焼ガスから、タービン内動翼静翼、さらにケーシング等を保護するために、圧縮機の途中から圧縮空気の一部を抽気し、これを冷却し、冷却空気としてタービン内に供給している。

0003

例えば、以下の特許文献1に記載のガスタービン設備では、圧縮機の途中から圧縮空気の一部を抽気し、これをタービンの運転状況に応じて空気冷却器で冷却し、冷却空気としてタービン内に供給している。

先行技術

0004

特開平7−54669号公報

発明が解決しようとする課題

0005

近年、タービンの高効率化に伴いタービン内に供給する冷却空気の温度を下げることが検討されている。しかしながら、特許文献1に記載の技術を利用して、圧縮機の途中から抽気した圧縮空気を安易に冷却すると、場合によって、圧縮空気中の水分が結露し、一部が液滴としてタービン内に流れ込むことで、タービン内を損傷させるおそれがある、という問題点がある。

0006

そこで、本発明では、圧縮機からの圧縮空気を冷却空気として利用する場合、この圧縮空気中の水分の一部が液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができるガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記問題点を解決するための発明に係るガスタービン設備は、
燃焼用空気吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記圧縮機の途中から抽気した一部の前記圧縮空気を前記タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、前記冷却空気導入系統中の前記圧縮空気を冷却する冷却手段と、外気温度を検知する外気温度計と、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、前記外気温度計で検知された前記外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力抑制制御する冷却制御器と、を備えていることを特徴とする。

0008

当該ガスタービン設備では、冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、冷却手段の冷却能力が抑制制御されるので、圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができる。

0009

ここで、前記ガスタービン設備において、前記冷却手段は複数の冷却機を有し、前記冷却制御器は、前記外気温度が予め定めた設定温度以上であるか否かに応じて、前記冷却機の運転台数を定める運転設定部を有することが好ましい。この場合、前記運転設定部は、複数の前記冷却機の運転台数を、前記外気温度が前記設定温度以上のときには予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数としてもよい。

0010

当該ガスタービン設備では、検知された外気温度が設定温度未満のときには、設定温度以上のときの第一台数よりも少ない第二台数の冷却機が運転されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができる。

0011

また、前記ガスタービン設備において、前記冷却制御器は、前記冷却機の駆動量を求める駆動量演算部を有し、前記駆動量演算部は、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算部と、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算部と、を有し、前記冷却制御器は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する切替部を有し、前記第一駆動量演算部及び前記第二駆動量演算部が用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係であってもよい。

0012

当該ガスタービン設備では、外気温度に応じて、冷却機の運転台数のみならず、冷却機の駆動量も制御されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができると共に、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

0013

また、前記ガスタービン設備において、前記第一駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。なお、前記圧縮機が、前記タービンの出力に応じて前記燃焼用空気の吸込流量を調節する空気吸込量調節手段を有している場合、前記第一駆動量演算部及び前記第二駆動量演算部は、前記タービンの出力の代わりに、前記空気吸込量調節手段の駆動量を用いてもよい。

0014

当該ガスタービン設備では、タービン出力又は空気吸込量調節手段の駆動量に応じて圧縮機の空気圧縮率が変化し、圧縮機から抽気した圧縮空気の温度が変化しても、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

0015

また、前記ガスタービン設備において、前記冷却空気導入系統の出口における前記圧縮空気の温度を検知する冷却空気温度計を備え、前記駆動量演算部は、前記冷却空気温度計で検知された前記圧縮空気の温度と予め定めた目標温度との偏差に応じて、前記第一駆動量演算部が求めた前記駆動量及び前記第二駆動量演算部が求めた前記駆動量を補正するフィードバック制御部を有し、前記切替部は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力してもよい。

0016

当該ガスタービン設備では、冷却空気の温度を正確に目標温度にすることができる。

0017

また、前記ガスタービン設備において、複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、前記運転設定部は、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りるか否か判断し、冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りると判断すると、該故障冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分の冷却機を定め、前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機の台数が自身が定めた運転台数に足りると判断され、且つ前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記冷却機に対して、前記第一駆動量演算部と前記第二駆動量演算部とのうちで該運転台数に対応する駆動量を求める駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力してもよい。

0018

当該ガスタービン設備では、複数の冷却機のうちのいずれかが故障した場合でも、故障冷却機を除く冷却機の台数が運転設定部自身が定めた運転台数に足りる場合には、故障冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分の冷却機が運転されるので、冷却機が故障しても、複数の冷却機全体での冷却能力の低下を防ぐことができる。

0019

また、ガスタービン設備において、複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、前記運転設定部は、前記外気温度が前記設定温度以上のときに、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機のうちから前記第二台数分の冷却機を定め、前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記第二台数分の前記冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力してもよい。

0020

当該ガスタービン設備では、外気温度が設定温度以上で、冷却機の運転台数を第一台数にしようとしている際に、複数の冷却機のうちのいずれかが故障しても、故障冷却機を除く冷却機のうちから第二台数分の冷却機が定められ、運転すると定められた冷却機には、第二駆動量演算部で求められた駆動量に応じた量、つまり第二台数で運転する際の駆動量に応じた量が出力される。よって、当該ガスタービン設備では、冷却機が故障しても、複数の冷却機全体での冷却能力の低下を防ぐことができる。

0021

また、前記ガスタービン設備において、前記冷却機は、ファンと、該ファンを回転させるモータと、該モータに供給する電力を変化させて該モータの回転数を変えるインバータと、を有し、前記冷却制御器は、前記冷却機の前記インバータを制御することで、前記モータの駆動量を制御してもよい。

0022

当該ガスタービン設備では、比較的簡易で且つ低コスト設備で冷却機の駆動量を正確に制御することができる。

0023

上記問題点を解決するための発明に係るガスタービン設備の冷却空気制御方法は、
燃焼用空気を吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器からの該燃焼ガスにより駆動するタービンと、該圧縮機の途中から抽気した一部の該圧縮空気を該タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、該冷却空気導入系統中の該圧縮空気を冷却して冷却空気を生成する冷却手段と、を備えているガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力を抑制制御する、ことを特徴とする。

0024

当該冷却空気制御方法では、冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、冷却手段の冷却能力が抑制制御されるので、圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができる。

0025

ここで、前記ガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記冷却手段は複数の冷却機を有しており、前記外気温度が予め定めた設定温度以上のときには、複数の前記冷却機のうちの運転台数を予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには、該運転台数を該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とする運転設定工程を、実行することが好ましい。

0026

当該冷却空気制御方法では、検知された外気温度が設定温度未満のときには、設定温度以上のときの第一台数よりも少ない第二台数の冷却機が運転されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができる。

0027

また、前記ガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算工程と、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算工程と、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力する出力工程と、を実行し、前記第一駆動量演算工程及び前記第二駆動量演算工程で用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係であってもよい。

0028

当該冷却空気制御方法では、外気温度に応じて、冷却機の運転台数のみならず、冷却機の駆動量も制御されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができると共に、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

0029

また、前記ガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記第一駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。

0030

当該冷却空気制御方法では、タービン出力に応じて圧縮機の空気圧縮率が変化して、圧縮機から抽気した圧縮空気の温度が変化しても、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

発明の効果

0031

本発明では、圧縮機からの圧縮空気を冷却空気として利用する場合、この圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができる。

図面の簡単な説明

0032

本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の系統図である。
本発明に係る一実施形態における冷却制御器の機能ブロック図である。
本発明に係る一実施形態における第一駆動量演算部が用いる基本駆動関数を示すグラフである。
本発明に係る一実施形態における第二駆動量演算部が用いる基本駆動量関数を示すグラフである。
本発明に係る一実施形態における第一駆動量演算部が用いる補正係数関数を示すグラフである。
本発明に係る一実施形態における第二駆動量演算部が用いる補正係数関数を示すグラフである。
本発明に係る一実施形態におけるタービンの運転状況と、各冷却機の運転状況との関係を示す説明図である。

実施例

0033

以下、本発明に係るガスタービン設備の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

0034

本実施形態のガスタービン設備は、図1に示すように、圧縮空気を生成する圧縮機1と、燃料供給源からの燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器2と、燃焼ガスにより駆動するタービン3と、このタービン3の駆動により発電する発電機4と、タービン出力を制御するタービン出力制御器6と、圧縮機1の途中から抽気した一部の圧縮空気をタービン3の高温部に導く冷却空気導入系統10と、この冷却空気導入系統10中の圧縮空気を冷却する複数の冷却機20(冷却手段)と、複数の冷却機20を駆動制御する冷却制御器30と、を備えている。

0035

燃焼器2と燃料供給源との間は、燃料配管2bにより接続されている。この燃料配管2bには、ここを通る燃料の流量を調節する燃料流量調節弁2aが設けられている。

0036

圧縮機1の外気取入口には、ここから燃焼用空気として取り入れ外気の流量を調節する入口案内翼(IGV:Inlet Guide Vane)1aが設けられている。さらに、この外気取入口には、ここから取り入れる外気の温度を検知する外気温度計11が設けられている。

0037

タービン出力制御器6は、タービン出力計12で検知されたタービン出力に応じて、燃料流量調節弁2aの弁開度及び入口案内翼1aの開度等を制御する。

0038

本実施形態のガスタービン設備は、例えば、3台の冷却機20を備えている。各冷却機20は、いずれも、冷却空気導入系統10内の圧縮空気を冷却するためのファン21と、このファン21を回転させるモータ22と、このモータ22に供給する交流電力周波数を変えることでモータ22の回転数を変えるインバータ23と、を有している。また、各冷却機20には、冷却機20の故障を検知する故障検知器14が設けられている。この故障検知器14は、例えば、インバータ23からモータ22に供給される電流量等を検知する電流計等を有している。

0039

冷却空気導入系統10の出口、言い換えると、タービン3の冷却空気入口には、ここを通る冷却空気としての圧縮空気の温度を検知する冷却空気温度計13が設けられている。

0040

冷却制御器30は、タービン出力、外気温度及び冷却空気温度に応じて、複数の冷却機20による圧縮空気の冷却能力を制御する。より具体的に、冷却制御器30は、タービン出力、外気温度及び冷却空気温度に応じて、複数の冷却機20のうちの運転台数、及び運転する冷却機20におけるモータ22の回転数を制御する。

0041

冷却制御器30は、図2に示すように、外気温度及び各冷却機20の故障状況に応じて運転する冷却機20を定める運転設定部31と、複数の冷却機20毎の駆動量を求める駆動量演算部40と、駆動量演算部40で求められた冷却機20毎の各種駆動量に関してインバータ23への出力を切り替える切替部35と、を有している。なお、本実施形態において、駆動量演算部40が求める駆動量は、ファン21の回転数(=モータ22回転数)に対応した周波数である。

0042

運転設定部31は、外気温度計11で検知された外気温度Tiと、各故障検知器14で検知された冷却機故障と、タービン出力制御器6からの冷却制御指令とが入力する。

0043

この運転設定部31は、各種判断処理を行う判断処理部を有しており、外気温度計11で検知された外気温度Tiが例えば25℃以上のときに冷却機20の運転台数を3台(第一台数)に定め、外気温度Tiが25℃未満のときに冷却機20の運転台数を2台(第二台数)に定める。但し、外気温度Tiが25℃以上のときであっても、冷却機20の全台数である3台のうち、いずれか1台が故障の場合には、運転台数を2台に定める。さらに、運転設定部31は、運転台数と共に、予め定められたルールに従って運転する冷却機20も特定する。具体的に、3台の冷却機20をそれぞれ冷却機A、冷却機B、冷却機Cとしると、2台を運転する場合には、冷却機A,Bを優先的に運転冷却機とする。但し、冷却機A,Bのうち、いずれか一方の冷却機AorBの故障が故障検知器14で検知された場合には、冷却機AorBのうちの他方の冷却機と残りの冷却機Cを運転冷却機とする。なお、以下の説明においても、3台の冷却機20のうち、特定の冷却機を示す場合には、冷却機A、冷却機B、冷却機Cと表現する。

0044

駆動量演算部40は、3台の冷却機20毎に設けられている。各駆動量演算部40は、タービン出力と外気温度とに応じて、3台全ての冷却機20を運転する場合の1台の冷却機20の駆動量を求める第一駆動量演算部41と、タービン出力と外気温度とに応じて、3台の冷却機20のうちで2台を運転する場合の1台の冷却機20の駆動量を求める第二駆動量演算部45と、冷却空気温度と予め定めた目標温度との偏差に応じて、第一駆動量演算部41が求めた駆動量及び第二駆動量演算部45が求めた駆動量を補正するフィードバック制御部51と、を有している。

0045

第一駆動量演算部41は、3台全ての冷却機20を運転する場合のタービン出力と駆動量との関係を示す基本駆動量関数(出力相対関係)Fb1を用いて、検知されたタービン出力に応じて冷却機20の基本駆動量を出力する基本駆動量発生器42と、3台全ての冷却機20を運転する場合の外気温度と補正係数との関係を示す補正係数関数(温度相対関係)Fk1を用いて、検知された外気温度Tiに応じた補正係数を出力する補正係数発生器43と、基本駆動量発生器42が出力した基本駆動量に補正係数を掛けて3台運転時の駆動量を出力する乗算器44と、を有している。

0046

また、第二駆動量演算部45は、2台の冷却機20を運転する場合のタービン出力と駆動量との関係を示す基本駆動量関数(出力相対関係)Fb2を用いて、検知されたタービン出力に応じて冷却機20の基本駆動量を出力する基本駆動量発生器46と、2台の冷却機20を運転する場合の外気温度と補正係数との関係を示す補正係数関数(温度相対関係)Fk2を用いて、検知された外気温度Tiに応じた補正係数を出力する補正係数発生器47と、基本駆動量発生器46が出力した基本駆動量に補正係数を掛けて2台運転時の駆動量を出力する乗算器48と、を有している。

0047

フィードバック制御部51は、タービン出力が95%以上であるか否かに応じて目標温度(100℃)と検知された冷却空気温度Toとのうちの一方を出力する切替器54と、検知された冷却空気温度Toと切替器54からの出力との偏差Δを求める減算器52と、減算器52で求められた偏差Δに応じた比例・積分動作分の補正量を求めるPI制御器53と、PI制御器53が求めた補正量を第一駆動量演算部41で求められた駆動量に加える第一加算器55と、PI制御器53が求めた補正量を第二駆動量演算部45で求められた駆動量に加える第二加算器56と、を有している。

0048

切替部35は、駆動量演算部40と同様、3台の冷却機20毎に設けられている。各切替部35は、対応する冷却機20に対する駆動量演算部40の第一駆動量演算部41が求めた駆動量に応じた量と第二駆動量演算部45が求めた駆動量に応じた量とのうちの一方を出力する駆動量切替器36と、駆動量切替器36からの出力を対応する冷却機20のインバータ23へ出力するか否かを切替える運転切替器37と、を有している。

0049

駆動量切替器36は、運転設定部31からの運転台数指令Inが示す運転台数(3台or2台)に応じて、第一駆動量演算部41が求めた駆動量に応じた量と第二駆動量演算部45が求めた駆動量に応じた量とのうち一方を出力する。また、運転切替器37は、対応する冷却機20を運転するか否かを示す運転指令Idに応じて、切替器54からの出力を出力するか否かを切替える。

0050

図3及び図4に示すように、第一駆動量演算部41が用いる基本駆動量関数Fb1(図3)及び第二駆動量演算部45が用いる基本駆動量関数Fb2(図4)は、基本的にタービン出力が大きいときには大きな駆動量を示す。具体的に、これらの基本駆動量関数Fb1,Fb2は、タービン出力が0〜35%程度まではほぼ一定の駆動量を示し、タービン出力が35〜80%前後まではタービン出力の増加に伴ってリニアに増加する駆動量を示し、80%前後以上ではほぼ一定の駆動量を示す。

0051

以上のように、基本駆動量関数Fb1,Fb2は、タービン出力が大きいときには大きな駆動量を示すのは、タービン出力が大きくなると、必然的にタービン3で駆動する圧縮機1による空気圧縮率が高まり、圧縮機1から抽気した圧縮空気の温度も高まるため、冷却空気を目標とする温度にする場合に冷却機20の駆動量を大きくする必要があるからである。

0052

ところで、2台運転時に用いられる基本駆動量関数Fb2(図4)が示す駆動量は、タービン出力がいずれの値であっても、3台運転時に用いられる基本駆動量関数Fb1(図3)が示す駆動量よりも大きく、しかもタービン出力が35〜80%前後でのタービン出力の増加に伴う駆動量の増加率は、基本駆動量関数Fb1よりも基本駆動量関数Fb2の方が大きい。これは、2台の冷却機20の運転時でも、3台の冷却機20の運転時と同等の空気冷却能力が得られるようにするためである。

0053

第一駆動量演算部41が用いる補正係数関数Fk1は、図5に示すように、基本的に外気温度が25℃以上のときに用いる関数であり、第二駆動量演算部45が用いる補正係数関数Fk2は、図6に示すように、基本的に外気温度が25℃未満のときに用いる関数である。これらの補正係数関数Fk1,Fk2は、いずれもタービン出力の増大に伴って補正係数が大きくなる関係を示す関数である。さらに、これらの補正係数関数Fk1,Fk2は、運転する冷却機20がこの関数で定められる駆動量に応じた量で駆動した場合に、圧縮機1が外気温度での飽和空気を吸入しても、冷却空気導入系統10の出口での空気が結露しない関係を示す関数である。

0054

ところで、外気温度が25℃未満のときに冷却機20の運転台数を2台にするのは、冷却機20の3台運転では、圧縮空気を冷却し過ぎて、冷却空気導入系統10の出口で空気が結露してしまうのを回避するためである。仮に、2台運転時に用いられる基本駆動量関数Fb2が示す基本駆動量で2台の冷却機20を運転すると、この基本駆動量は、前述したように、3台の冷却機20の運転時と同等の空気冷却能力が得られる基本駆動量であるため、運転台数を2台にする意義がなく、冷却空気導入系統10の出口で空気が結露するおそれがある。そこで、本実施形態では、同一外気温度であっても、2台運転時に用いられる補正係数関数Fk2は、3台運転時に用いられる補正係数関数Fk1で定まる補正係数よりも小さな補正係数を示すものになっている。具体的に、運転台数の切替温度である25℃において、3台運転時に用いられる補正係数関数Fk1で定まる補正係数の値が約1.2に対して、2台運転時に用いられる補正係数関数Fk2で定まる補正係数の値は1.0である。

0055

なお、本実施形態において、冷却機20の運転台数の切替温度である25℃は、この温度の飽和空気を圧縮機1が吸入した場合に、ガスタービン設備が備えている全ての冷却機20(この実施形態では3台)を運転すると、冷却空気導入系統10の出口で空気が結露してしまう可能性がある温度である。よって、冷却機20の運転台数の切替温度は、そのガスタービン設備が備えている冷却機20の台数や、各冷却機20の冷却能力に依存するため、ガスタービン設備毎に適宜設定すべき温度である。

0056

次に、本実施形態のガスタービン設備の動作について説明する。

0057

まず、ガスタービン設備の基本的動作について説明する。タービン起動時には、発電機4に電力を供給して電動機として機能させ、この発電機4を回転させることで、タービンロータ及び圧縮機ロータを回転させる。そして、図7に示すように、タービンロータ及び圧縮機ロータの回転数(以下、タービン回転数とする)が定格回転数の約20%になると、燃焼器2への燃料供給が開始される。なお、燃焼器2への燃料供給量の調節は、タービン出力制御器6が燃料流量調節弁2aの弁開度を制御することで、実行される。

0058

燃焼器2へ燃料が供給され始めると、燃焼器2では、圧縮機1からの圧縮空気にこの燃料が混合されて燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼器2からタービン3に送られ、タービンロータを回転させる。タービン回転数は、燃焼器2への燃料供給量が徐々に増加するに連れて徐々に増加する。この過程で、燃焼器2からの燃焼ガスによるタービン駆動力が大きくなり、発電機4を電動機として機能させる必要がなくなると、発電機4への電力供給を停止する。そして、タービン回転数が定格回転数になる時点の前後で、発電機4による発電を開始させる。

0059

以降、タービン出力制御器6により、燃料流量調節弁2aの弁開度等が制御され、燃焼器2への燃料供給量等が調節されることで、タービン出力が調節される。

0060

タービン3の停止時には、燃焼器2への燃料供給を停止する。燃焼器2に燃料が供給されなくなり、タービン3に燃焼ガスが送られなくなると、タービン回転数は次第に低下する。

0061

次に、本実施形態の冷却制御器30及び冷却機20の動作について説明する。

0062

前述したように、タービン起動時に、タービン回転数が増加して、定格回転数の約90%になると、タービン出力制御器6は、冷却制御器30に対して、冷却機20の運転を示す冷却制御指令を出力する。冷却制御器30の運転設定部31は、この冷却制御指令を受けると、そのときの状況に応じて運転台数及び運転する冷却機20を定める。この結果、図7に示すように、タービン回転数が定格回転数の約90%になると、この運転設定部31により運転すると定められた冷却機20の運転が開始される。

0063

駆動量演算部40では、図2に示すように、第一駆動量演算部41の基本駆動量発生器42が図3に示す基本駆動量関数Fb1を用いて、検知されたタービン出力に対応した3台運転時の基本駆動量を求め、これを出力する。さらに、第一駆動量演算部41の補正係数発生器43が図5に示す補正係数関数Fk1を用いて、検知された外気温度Tiに対応した3台運転時の補正係数を求め、これを出力する。そして、第一駆動量演算部41の乗算器44は、基本駆動量発生器42が求めた基本駆動量と補正係数発生器43が求めた補正係数とを掛け合わせて、3台運転時の駆動量を求め、これを出力する。

0064

駆動量演算部40では、上記第一駆動量演算部41の処理と並行して、第二駆動量演算部45の処理が実行される。具体的に、第二駆動量演算部45の基本駆動量発生器46が図4に示す基本駆動量関数Fb2を用いて、検知されたタービン出力に対応した2台運転時の基本駆動量を求め、これを出力する。さらに、第二駆動量演算部45の補正係数発生器47が図6に示す補正係数関数Fk2を用いて、検知された外気温度Tiに対応した2台運転時の補正係数を求め、これを出力する。そして、第二駆動量演算部45の乗算器48は、基本駆動量発生器46が求めた基本駆動量と補正係数発生器47が求めた補正係数とを掛け合わせて、2台運転時の駆動量を求め、これを出力する。

0065

さらに、駆動量演算部40では、フィードバック制御部51の減算器52が、冷却空気温度計13で検知された冷却空気温度Toとその目標温度(例えば、100℃)との偏差Δを求める。PI制御器53は、この偏差Δに応じた比例・積分動作分の補正量を求め、これを出力する。第一加算器55は、PI制御器53からの補正量と第一駆動量演算部41で求められた駆動量とを加算して、これを切替部35に出力する。また、第二加算器56は、PI制御器53からの補正量と第二駆動量演算部45で求められた駆動量とを加算して、これを切替部35に出力する。

0066

フィードバック制御部51の切替器54は、検知されたタービン出力として95%以上のタービン出力が入力すると、予め記憶している前述の目標温度(例えば、100℃)を減算器52に出力し、検知されたタービン出力として95%未満のタービン出力が入力すると、冷却空気温度計13で検知された冷却空気温度Toを減算器52に出力する。この結果、タービン出力が95%未満のとき、減算器52は、冷却空気温度計13で検知された冷却空気温度Toから、同じ冷却空気温度Toを減算して、偏差0を出力する。よって、タービン出力が95%未満のときには、冷却空気温度のフィードバック制御は実行されない。一方、タービン出力が95%以上のとき、減算器52は、冷却空気温度計13で検知された冷却空気温度Toから、前述したように、目標温度を減算して、冷却空気温度Toと目標温度との偏差を出力し、図7に示すように、冷却空気温度のフィードバック制御は実行される。

0067

運転設定部31は、前述したように、タービン出力制御器6から冷却機20の運転を示す冷却制御信号を受けると、まず、外気温度計11で検知された外気温度Tiが予め定められた温度である25℃以上であるか否かを判断する(S1)。運転設定部31は、外気温度が25℃以上であると判断すると、3台全ての冷却機20、つまり冷却機A,B,Cを運転することを前提とし、3台の冷却機A,B,C毎の故障検知器14のいずれかで故障が検知されたか否かを判断する(S2)。いずれの故障検知器14でも故障が検知されてなければ、予定通り、3台全ての冷却機A,B,Cを運転することに決定し、運転することにした冷却機A,B,Cに対応する切替部35に対して、3台を運転することを示す運転台数指令Inと、当該冷却機A,B,Cを運転することを示す運転指令Idとを出力する(S3)。

0068

冷却機20毎の切替部35の駆動量切替器36は、運転設定部31から3台運転を示す運断台数指令Inを受けると、第一駆動量演算部41が求めた駆動量に応じた量、つまり第一加算器55から出力された駆動量を出力する。また、冷却機20毎の切替部35の運転切替器37は、当該冷却機20を運転することを示す運転指令Idを受けると、駆動量切替器36からの出力、つまり第一加算器55から出力された駆動量を該当冷却機20のインバータ23に出力する。この場合、冷却機Aの運転切替器37、冷却機Bの運転切替器37、冷却機Cの運転切替器37は、いずれも、第一加算器55から出力された3台運転時の駆動量を対応するインバータ23に出力する。

0069

各冷却機20のインバータ23は、この駆動量を受けると、この駆動量が示す周波数の交流電力をモータ22に供給して、モータ22を駆動させる。この結果、ファン21は、駆動量が示す周波数に対応した回転数で回転する。すなわち、3台の冷却機20の各ファン21は、図7に示すように、外気温度が25℃以上のとき、基本的に、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、3台運転時の回転数で回転する。

0070

また、運転設定部31は、S2において、3台の冷却機20毎の故障検知器14のいずれか一つで故障が検知されていれば、3台の冷却機20のうちの故障していない2台の冷却機20を運転することに決定し、運転することにした2台の冷却機20に対応する切替部35に対して、2台を運転することを示す運転台数指令Inと、当該冷却機20を運転することを示す運転指令Idとを出力する(S4)。

0071

この場合、冷却機20毎の切替部35の駆動量切替器36は、運転設定部31から2台運転を示す運断台数指令Inを受けると、第二駆動量演算部45が求めた駆動量に応じた量、つまり第二加算器56から出力された駆動量を出力する。また、冷却機20毎の切替部35の運転切替器37は、当該冷却機20を運転することを示す運転指令Idを受けると、駆動量切替器36からの出力、つまり第二加算器56から出力された駆動量を該当冷却機20のインバータ23に出力する。

0072

仮に、冷却機Aが故障している場合、冷却機Bの運転切替器37、冷却機Cの運転切替器37は、いずれも、第二加算器56から出力された2台運転時の駆動量を対応するインバータ23に出力する。一方、冷却機Aの運転切替器37は、冷却機Aを運転することを示す運転指令Idを受けないので、対応するインバータ23に駆動量を出力しない。この結果、冷却機B,Cのファン21は、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、2台運転時の回転数で回転する。

0073

このように、本実施形態では、外気温度が25℃以上で、3台全ての冷却機20を運転することを前提とする場合に、1台が故障していても、2台の冷却機20により、3台運転時と同等の冷却能力で運転されるので、冷却機故障による障害を回避することができる。

0074

また、運転設定部31は、S1において、外気温度が25℃未満であると判断すると、予め定められている2台の冷却機A,Bを運転することを前提とし、2台の冷却機A,B毎の故障検知器14のいずれか一方のみで故障が検知されたか否かを判断する(S5)。いずれの故障検知器14でも故障が検知されてなければ、予定通り、2台の冷却機A,Bを運転することに決定し、運転することにした冷却機A,Bに対応する切替部35に対して、2台を運転することを示す運転台数指令Inと、当該冷却機A,Bを運転することを示す運転指令Idとを出力する(S6)。

0075

この場合、冷却機A,B毎の切替部35の駆動量切替器36は、運転設定部31から2台運転を示す運断台数指令Inを受けると、第二駆動量演算部45が求めた駆動量に応じた量、つまり第二加算器56から出力された駆動量を出力する。また、運転することになった冷却機A,B毎の切替部35の運転切替器37は、当該冷却機A,Bを運転することを示す運転指令Idを受けると、駆動量切替器36からの出力、つまり第二加算器56から出力された駆動量を該当冷却機A,Bのインバータ23に出力する。

0076

具体的に、冷却機Aの運転切替器37、冷却機Bの運転切替器37は、いずれも、第二加算器56から出力された2台運転時の駆動量を対応するインバータ23に出力する。一方、冷却機Cの運転切替器37は、冷却機Cを運転することを示す運転指令Idを受けないので、対応するインバータ23に駆動量を出力しない。この結果、図7に示すように、外気温度が25℃未満のとき、基本的に、冷却機A,Bのファン21は、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、2台運転時の回転数で回転する。

0077

このように、本実施形態では、外気温度が25℃未満の場合、3台全ての冷却機20を運転すると、圧縮機1から抽気した圧縮空気を冷却し過ぎて、冷却空気導入系統10の出口で空気が結露してしまうのを回避するため、2台の冷却機20を運転することにし、しかも、各冷却機20は、冷却空気(冷却空気導入系統10の出口の圧縮空気)が結露してしまうのを回避するために補正された駆動力で運転される。よって、本実施形態では、圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン3内に流れ込むことを防ぐことができる。

0078

また、運転設定部31は、S5において、2台の冷却機A,B毎の故障検知器14のいずれか一方のみで故障が検知されていれば、2台の冷却機A,Bのうちの故障していない1台の冷却機AorBと、残りの冷却機Cとを運転することに決定する。すなわち、運転設定部31は、S5において、故障が検知された冷却機を除く冷却機の台数が自身で定めた運転台数(2台)に足りるか否か判断し、足りると判断して、故障が検知された冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分(2台分)の冷却機を決定する。そして、運転設定部31は、運転することにした冷却機AorB,Cに対応する切替部35に対して、2台を運転することを示す運転台数指令Inと、当該冷却機AorB,Cを運転することを示す運転指令Idとを出力する(S7)。

0079

仮に、冷却機Aが故障している場合、冷却機Bの運転切替器37、冷却機Cの運転切替器37は、いずれも、第二加算器56から出力された2台運転時の駆動量を対応するインバータ23に出力する。一方、冷却機Aの運転切替器37は、冷却機Aを運転することを示す運転指令Idを受けないので、対応するインバータ23に駆動量を出力しない。この結果、冷却機B,Cのファン21は、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、2台運転時の回転数で回転する。

0080

このように、本実施形態では、外気温度が25℃未満で、予め定められている2台の冷却機A,Bを運転することを前提とする場合に、1台が故障していても、2台の冷却機B,Cが運転されるので、冷却機故障による障害を回避することができる。

0081

以上のように、本実施形態では、冷却空気導入系統10の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、複数の冷却機20による冷却能力が抑制制御されるので、冷却空気としての圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン3内に流れ込むことを防ぐことができる。

0082

さらに、本実施形態では、複数の冷却機20のうち、いずれかの冷却機20が故障しても、他の冷却機20の運転で、冷却機20全体での冷却能力の低下を補うことができる。

0083

なお、以上の実施形態の基本駆動量発生器42,46では、検知されたタービン出力に応じた基本駆動量を求めているが、タービン出力に応じて設定される入口案内翼1a(空気吸込量調節手段)の開度(駆動量)に応じて基本駆動量を求めるようにしてもよい。

0084

また、本実施形態では、2台運転の場合、冷却機A,Bを固定的に優先しているが、優先する二台を順次変更してもよい。例えば、各冷却機20の累積運転時間を管理しておき、2台運転の場合、3台の冷却機20のうちで、累積運転時間の短い2台の冷却機20を優先するようにしてもよい。

0085

また、本実施形態では、冷却機20毎に駆動量演算部40を設けているが、各駆動量演算部40は、基本的に同じ駆動量を出力するので、冷却機20毎に設けなくてもよい。但し、複数の冷却機20毎に、その性能が異なる場合には、本実施形態のように、冷却機20毎に駆動量演算部40を設けることが好ましい。

0086

また、本実施形態のガスタービン設備では、3台の冷却機20を備えているが、冷却機20の台数は2台であってもよいし、4台以上であってもよい。また、本実施形態の冷却機20は、インバータ23とモータ22とファン21とを有しているものであるが、冷却能力を変えることができるものであれば、如何なるものでもよく、例えば、可変翼を有するファンを用いて冷却能力を変えるようにしてもよいし、極数変換モータを用いて冷却能力を変えるようにしてもよい。

0087

また、以上の実施形態では、タービン出力制御器6と冷却制御器30とは別体であるが、タービン出力制御器6の中に冷却制御器30の機能を設けるようにしてもよい。

0088

1:圧縮機、2:燃焼器、3:タービン、4:発電機、6:タービン出力制御器、10:冷却空気導入系統、11:外気温度計、12:タービン出力計、13:冷却空気温度計、14:故障検知器、20:冷却機、21:ファン、22:モータ、23:インバータ、30:冷却制御器、31:運転設定部、35:切替部、40:駆動量演算部、41:第一駆動量演算部、45:第二駆動量演算部、51:フィードバック制御部

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