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技術 ガスタービン

出願人 中国電力株式会社
発明者 永久堅也平田晴彦
出願日 2015年2月19日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-030701
公開日 2016年8月22日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2016-151262
状態 特許登録済
技術分野 タービンロータ・ノズル・シール ガスタービン、高圧・高速燃焼室
主要キーワード クリープ解析 冷却空間内 クリープひずみ 冷却用気体 冷却用配管 冷却気体 隙間量 移動方向下流
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年8月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

発電出力を低下させずに高温部材クリープ損傷を防止する。

解決手段

ガスタービン1は、圧縮機10に導入される空気を冷却する吸気冷却装置15と、圧縮機から冷却用気体を抽出するクリアランスコントロール配管53の中間に設けられた遮断弁55と、タービン内の高温部材(タービンディスク23、動翼25、静翼37、シュラウド35等)の温度を検知する温度センサ60とを備えている。制御部65は、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度T0以上となった場合に、遮断弁を閉止し、吸気冷却装置を起動する。

概要

背景

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器、及び、燃焼により高温高圧となった燃焼ガスによって回転して回転エネルギーを発生させるタービンを備える。ガスタービンを駆動源とする発電装置においては、特許文献1に記載されているように圧縮機から取り出された抽気をタービンの冷却に用いている。
圧縮機から必要以上に抽気すると燃焼用空気が減少して発電出力が低下するという問題があり、一方で高温部材の冷却が不十分であるとクリープ損傷が発生してガスタービンの高温部材の寿命を低下させるという問題がある。そこで、必要最小限の冷却用空気を確保しつつ最大限の発電出力を得られるように、抽気量が調整されている。

概要

発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止する。ガスタービン1は、圧縮機10に導入される空気を冷却する吸気冷却装置15と、圧縮機から冷却用気体を抽出するクリアランスコントロール配管53の中間に設けられた遮断弁55と、タービン内の高温部材(タービンディスク23、動翼25、静翼37、シュラウド35等)の温度を検知する温度センサ60とを備えている。制御部65は、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度T0以上となった場合に、遮断弁を閉止し、吸気冷却装置を起動する。

目的

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することが可能なガスタービンを提供する

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

空気を圧縮する圧縮機と、前記空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温高圧となった燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えたガスタービンであって、前記圧縮機に導入される前記空気を冷却する吸気冷却手段と、タービンケーシングに設けられ、前記タービンの動翼シュラウドとの間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間と、前記圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した前記冷却用気体を前記クリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管と、前記クリアランスコントロール用配管に設けられて、前記冷却用気体の流量を調節する遮断弁と、前記タービン内高温部材の温度を検知する温度検知手段と、前記吸気冷却手段及び前記遮断弁を作動させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が起動するように制御することを特徴するガスタービン。

請求項2

前記圧縮機から前記冷却用気体を抽出する抽気配管と、前記抽気配管から分岐した前記クリアランスコントロール用配管、及び、前記冷却用気体を前記タービン中の高温部材を冷却する冷却空間内に導入する冷却用配管と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン。

請求項3

前記上限閾値温度は、第一の上限閾値温度と第一の上限閾値温度よりも高い第二の上限閾値温度とを含み、前記制御手段は、前記高温部材の温度が第一の上限閾値温度以上となった場合に前記吸気冷却手段が起動するように制御し、前記高温部材の温度が第二の上限閾値温度以上となった場合に前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のガスタービン。

請求項4

前記制御手段は、前記高温部材の温度が、前記上限閾値温度よりも低い前記下限閾値温度未満となった場合に、前記遮断弁を開放方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が停止するように制御することを特徴する請求項1乃至3の何れか一項に記載のガスタービン。

技術分野

0001

本発明はガスタービンに関し、特に、タービンを構成する高温部材クリープ損傷を効果的に防止するガスタービンに関する。

背景技術

0002

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器、及び、燃焼により高温高圧となった燃焼ガスによって回転して回転エネルギーを発生させるタービンを備える。ガスタービンを駆動源とする発電装置においては、特許文献1に記載されているように圧縮機から取り出された抽気をタービンの冷却に用いている。
圧縮機から必要以上に抽気すると燃焼用空気が減少して発電出力が低下するという問題があり、一方で高温部材の冷却が不十分であるとクリープ損傷が発生してガスタービンの高温部材の寿命を低下させるという問題がある。そこで、必要最小限の冷却用空気を確保しつつ最大限の発電出力を得られるように、抽気量が調整されている。

先行技術

0003

国際公開番号WO2010/084573

発明が解決しようとする課題

0004

抽気量は、抽気用配管オリフィスを挿入することによって調整されている。
しかし、オリフィスは一旦配管に挿入されると、容易には調整、交換をすることができない。仮に、抽気量が高温部材の冷却に不十分であった場合には、クリープ損傷を防止する観点から、発電出力を降下させて高温部材の温度上昇を抑制するといった措置を取る必要があった。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することが可能なガスタービン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

0005

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、空気を圧縮する圧縮機と、前記空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えたガスタービンであって、前記圧縮機に導入される前記空気を冷却する吸気冷却手段と、タービンケーシングに設けられ、前記タービンの動翼シュラウドとの間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間と、前記圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した前記冷却用気体を前記クリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管と、前記クリアランスコントロール用配管に設けられて、前記冷却用気体の流量を調節する遮断弁と、前記タービン内の高温部材の温度を検知する温度検知手段と、前記吸気冷却手段及び前記遮断弁を作動させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が起動するように制御することを特徴する。

0006

請求項2に記載の発明は、前記圧縮機から前記冷却用気体を抽出する抽気配管と、前記抽気配管から分岐した前記クリアランスコントロール用配管、及び、前記冷却用気体を前記タービン中の高温部材を冷却する冷却空間内に導入する冷却用配管と、を備えていることを特徴とする。

0007

請求項3に記載の発明は、前記上限閾値温度は、第一の上限閾値温度と第一の上限閾値温度よりも高い第二の上限閾値温度とを含み、前記制御手段は、前記高温部材の温度が第一の上限閾値温度以上となった場合に前記吸気冷却手段が起動するように制御し、前記高温部材の温度が第二の上限閾値温度以上となった場合に前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、前記制御手段は、前記高温部材の温度が、前記上限閾値温度よりも低い前記下限閾値温度未満となった場合に、前記遮断弁を開放方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が停止するように制御することを特徴する。

発明の効果

0008

本発明によれば、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動してクリアランスコントロール用に用いられる冷却用気体の流量を低下させ、且つ吸気冷却手段を起動して空気を冷却するので、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の一実施形態に係るガスタービンの主要部を示したブロック図である。
タービンの一例を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。
本発明の変形実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。

実施例

0010

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態に係るガスタービンの運転方法は、タービンを構成する高温部材の温度がクリープ損傷の虞がある温度域にまで上昇した場合に、圧縮機前段に配置された吸気冷却装置を起動する点、及びクリアランスコントロールを停止する点に特徴がある。

0011

図1は、本発明の一実施形態に係るガスタービンの主要部を示したブロック図である。
ガスタービン1は、空気を圧縮する圧縮機10と、空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器(不図示)と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスによって回転して回転エネルギーを発生させるタービン20とを備える。
圧縮機10の前段上流側)には吸気冷却装置15が配置されている。吸気冷却装置15は、圧縮機10に導入される空気を冷却する装置であり、図示する吸気冷却装置15は、空気に対して微細水滴噴霧して、空気の温度を低下させるものである。なお、吸気冷却装置15としては、その他の方式により空気を冷却する装置を用いてもよい。

0012

図2は、タービンの一例を示す模式図である。
圧縮された空気は燃焼器において燃料と混合され、燃焼により高温・高圧の燃焼ガスとなる。燃焼ガスによって動力を発生させるタービン20は、軸周りに回転する回転部21と、回転しない非回転部31とを有する。
回転部21は、軸方向に沿って所定の間隔で配置されたタービンディスク23(23a〜23c)と、夫々のタービンディスク23の周囲に埋め込まれた動翼25(25a〜25c)と、を備えている。
非回転部31は、回転部21を包囲するケーシング33(タービンケーシング)と、ケーシング33に取り付けられて動翼25の先端と対向するシュラウド35(35a〜35c)と、ケーシング33に固定されると共に回転部の軸方向に沿って動翼25と交互に配置された静翼37(37a〜37c)と、を備える。
図示するタービン20は圧縮機側から燃焼ガスの移動方向下流に向かって動翼25と静翼37の組を3つ有する例であるが、動翼25と静翼37の組数(段数)に特に限定はない。

0013

シュラウド35と動翼25先端との間には、所定の隙間が設けられている。この隙間は、クリアランスコントロール制御によって定常運転及び過渡運転時に最適な間隔となるように制御される。
タービン20の定常運転時においては、動翼25周辺のケーシング33部分に設けられた冷却路39(39a〜39c:クリアランスコントロール用の冷却空間)内に冷却用空気を導入することにより、動翼25とシュラウド35との隙間量を制御する。クリアランスコントロールにおいては、動翼25周辺のケーシング33部分の熱膨張を抑制することによって、動翼25とケーシング33との間に熱伸び差を発生させて、動翼25とシュラウド35との隙間量を制御する。
クリアランスコントロールを実行することにより、動翼25とシュラウド35間の気密性が高まり、燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する際のロスを小さくすることができ、エネルギー抽出効率が向上する。

0014

タービン20を構成する部品の冷却について図1を参照して説明する。
圧縮機10の出口側には、圧縮機10から気体の一部を冷却用気体として取り出す抽気配管51が接続されている。また、抽気配管51の中間部には、抽気量を調整するためのオリフィス52が挿入されている。オリフィス52の径は、必要最小限の冷却用空気を確保しつつ最大限の発電出力を得られる抽気量となるように設定されているが、オリフィスは一旦配管に挿入されると、容易には調整、交換をすることができない。
圧縮機10から取り出された気体の一部は抽気配管51から分岐したクリアランスコントロール用配管(CC用配管53:53a〜53c)を介して図2に示すタービン20の冷却路39内に導入され、シュラウド35と動翼25先端との間隔を調整するためのクリアランスコントロールに使用される。CC用配管53の中間部には、クリアランスコントロールに用いる冷却空気量(冷却路39内に導入される冷却用気体の流量)を調整するための遮断弁55が備えられている。遮断弁55は、流路開閉する電磁弁又は流路の開度を調整する電動弁の何れでもよい。
圧縮機10から冷却用気体として取り出された気体の残部は抽気配管51から分岐した冷却用配管57を介してタービン20に導入され、タービン20中で高温となる高温部材を冷却する冷却空間内に導入される。この冷却用気体は、高温部材のクリープ損傷を防止するために使用される。高温部材とは、タービンディスク23、動翼25、静翼37、及びシュラウド35等である。

0015

タービン20内の適所には、高温部材の温度Tを検知する温度センサ60(温度検知手段)が取り付けられている。図2においては、温度センサ60を高温部材の一つであるタービンディスク23aに設置して、タービンディスク23aの温度を検知する例を示している。
ガスタービン1は、各部の動作を制御する制御部65を備えている。制御部65は、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータ装置であり、CPUがROM内に記憶されているプログラム読み出してRAMに展開し、RAMを作業エリアとして該プログラムを実行することにより、所定の制御を実行する。本実施形態に係る制御部65は、タービン20に設置された温度センサ60からの温度検知信号を取得して、取得した高温部材の温度Tに基づいて吸気冷却装置15の起動/停止制御と遮断弁55の開閉制御を実行する。

0016

温度センサの設置場所、及び高温部材の温度について説明する。
温度センサ60は、高温部材のうちクリープ損傷を防止しようとする部位(損傷防止対象部位)の近くに取り付けることが望ましい。温度センサ60を損傷防止対象部位の近傍に取り付けることによって、損傷防止部位の温度Tを正確に把握することができる。
ここで、温度センサ60は、取付場所によっては、高温の燃焼ガスとの接触によって故障破壊の虞がある。このような場合には、損傷防止対象部位との間で温度的な相関関係があり、且つ故障や破壊の虞のない箇所に温度センサを取り付けて損傷防止対象部位の温度Tを予測することができる。或いは、タービン20内を流れる燃焼ガスの温度を測定する既存の温度センサから取得した燃焼ガスの温度を損傷防止対象部位の温度として読み替える等の方法により、損傷防止対象部位の温度Tを取得することができる。

0017

本実施形態において吸気冷却装置の起動条件となる高温部材の閾値温度T0(上限閾値温度)は、高温部材のクリープ損傷の発生が懸念される温度域よりも低く設定し、ガスタービンの運転中に高温部材が当該温度域に到達しないようにする。
クリープ損傷の発生が懸念される温度域は高温部材を構成する材料の種類によって異なるが、閾値温度T0は高温部材を構成する材料のクリープ試験データに基づいて設定することができる。或いは、閾値温度T0は、有限要素法等により高温部材の形状を反映した数値解析用モデルを作成し、数値解析用モデルの応力分布温度分布を求め、更に高温部材を構成する材料のクリープ試験から得られるクリープ変形挙動クリープひずみ蓄積挙動)を考慮したクリープ解析の結果に基づいて設定することができる。

0018

図3は、本発明の一実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。
テップS1において制御部65は、クリープ損傷を防止しようとする高温部材の温度Tを取得する。即ち、制御部65は温度センサ60からの温度検知信号を受信し、当該信号に基づいて高温部材の温度Tを得る。なお、温度検知信号の受信は所定のサンプリングタイミングにて実行される。

0019

ステップS2において制御部65は、取得した高温部材の温度Tが、当該高温部材に関してクリープ損傷の発生が懸念される閾値温度T0(上限閾値温度)以上か否かを判定する。温度Tが閾値温度T0以上(T≧T0)である場合(ステップS2にてYES)、制御部65はステップS3とステップS4の処理を実行する。温度Tが閾値温度T0未満(T<T0)である場合(ステップS2にてNO)、制御部65はステップS5の処理を実行する。
ステップS3において制御部65は、吸気冷却装置15が起動するように制御する。即ち、制御部65は、吸気冷却装置15に対して起動信号を送信して、吸気冷却装置15を起動させる。なお、既に吸気冷却装置15が起動している場合、当該信号は吸気冷却装置15において無視される。閾値温度T0は、高温部材の材質に応じた値に設定されるが、本例であるタービンディスクの場合は数百度程度である。
ステップS4において制御部65は、遮断弁55を閉止方向に駆動するように制御する。即ち、遮断弁55に対して閉止信号を送信して、遮断弁55を閉止させる。遮断弁55の閉止によりクリアランスコントロールが停止する。

0020

ステップS5において制御部65は、温度Tが温度(T0−ΔT0)未満であるか否かを判定する。温度(T0−ΔT0)は吸気冷却装置15の停止と遮断弁55の開放の可否を判定するための閾値温度(下限閾値温度)である。なお、ΔT0は吸気冷却装置15の起動と停止、及び、クリアランスコントロールの実行と停止を頻繁に繰り返さないために設けたヒステリシスであり、数百度程度となる高温部材の温度Tに対して例えば5度〜10度程度に設定される。
温度Tが温度(T0−ΔT0)未満(T<T0−ΔT0)である場合(ステップS5にてYES)、制御部65は、ステップS6とステップS7の処理を実行する。温度Tが温度(T0−ΔT0)以上である場合(ステップS5にてNO)、制御部65はステップS1に戻って処理を継続する。
ステップS6において制御部65は、吸気冷却装置15が停止するように制御する。即ち、制御部65は、吸気冷却装置15に対して停止信号を送信して、吸気冷却装置15を停止させる。なお、吸気冷却装置15が停止している場合、当該信号は吸気冷却装置15において無視される。
ステップS7において制御部65は、遮断弁55を開放方向に駆動するように制御する。即ち、制御部65は、遮断弁55に対して開放信号を送信して、遮断弁55を開放する。遮断弁55の開放によりクリアランスコントロールが再開する。

0021

以上のように本実施形態によれば、高温部材の温度Tが、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度T0以上となった場合に吸気冷却装置を起動するので、圧縮機から取り出される高温部材冷却用の気体の温度を低下させることができる。これにより、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。
また、吸気冷却装置を起動する閾値温度T0と停止させる温度との間にヒステリシスΔT0を設け、後者を前者よりも低く設定したので、吸気冷却装置の起動と停止の頻度が少なくなる。
また、高温部材の温度Tがクリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度T0以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動して、クリアランスコントロールを停止するので、高温部材の冷却に供される気体量を増大させることができる。これにより、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。
また、クリアランスコントロールを停止する閾値温度T0と、遮断弁を開放してクリアランスコントロールを再開する温度との間にヒステリシスΔT0を設け、後者を前者よりも低く設定したので、クリアランスコントロールの停止と再開の頻度が少なくなる。
なお、高温部材の温度Tが上限閾値温度T0以上となった場合に、クリアランスコントロールを停止するのではなく、遮断弁の開度を小さくしてクリアランスコントロールに用いる冷却用気体の流量を減少させる制御を行ってもよい。

0022

〔変形実施形態〕
本発明の変形実施形態について説明する。吸気冷却装置の起動・停止を判定するための閾値温度と、クリアランスコントロールの中止・再開を判定するための閾値温度との間には、温度差を設けてもよい。
例えば、吸気冷却装置15を起動する閾値温度T1(第一の上限閾値温度)、吸気冷却装置15を停止する閾値温度(T1−ΔT1)(第一の下限閾値温度)、クリアランスコントロールを中止する閾値温度T2(第二の上限閾値温度)、クリアランスコントロールを再開する閾値温度(T2−ΔT2)(第二の下限閾値温度)とした場合、各閾値温度の関係を
(T1−ΔT1)<(T2−ΔT2)<T1<T2
のように設定することができる。なお、ΔT1、ΔT2はヒステリシスである。
第一の実施形態における閾値温度T0と閾値温度(T0−ΔT)は、それぞれ本例の閾値温度T2、閾値温度(T1−ΔT1)に対応する。

0023

図4は、本発明の変形実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。図3のフローチャートと異なる点についてのみ説明する。

0024

ステップS1の実行後、ステップS11において制御部65は、高温部材の温度Tが閾値温度T1以上であるか否かを判定する。温度Tが温度T1以上(T≧T1)である場合(ステップS11にてYES)、制御部65はステップS3の処理を実行する。温度Tが温度T1未満(T<T1)である場合(ステップS11にてNO)、制御部65はステップS13の処理を実行する。
ステップS3の実行後、ステップS12において制御部65は、高温部材の温度Tが閾値温度T2以上であるか否かを判定する。温度Tが温度T2以上(T≧T2)である場合(ステップS12にてYES)、制御部65はステップS4の処理を実行する。温度Tが温度T2未満(T<T2)である場合(ステップS12にてNO)、制御部65はステップS1に戻って処理を継続する。
ステップS11における判定の結果がNOである場合、ステップS13において制御部65は、高温部材の温度Tが閾値温度(T2−ΔT2)未満であるか否かを判定する。温度Tが閾値温度(T2−ΔT2)未満(T<T2−ΔT2)である場合(ステップS13にてYES)、制御部65は、ステップS7の処理を実行する。温度Tが閾値温度(T2−ΔT2)以上である場合(ステップS13にてNO)、制御部65はステップS1に戻って処理を継続する。
ステップS7の実行後、ステップS14において制御部65は、高温部材の温度Tが閾値温度(T1−ΔT1)未満であるか否かを判定する。温度Tが閾値温度(T1−ΔT1)未満(T<T1−ΔT1)である場合(ステップS14にてYES)、制御部65は、ステップS6の処理を実行する。温度Tが閾値温度(T1−ΔT1)以上である場合(ステップS14にてNO)、制御部65はステップS1に戻って処理を継続する。

0025

以上のように本実施形態によれば、吸気冷却装置の起動(又は停止)と、クリアランスコントロールの中止(又は再開)を段階的に実施するので、クリアランスコントロールの中止時間を短縮できる。その結果、燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する際のロスを小さくすることができ、エネルギーの抽出効率が向上する。

0026

〔本発明の実施態様、及び作用効果のまとめ〕
<第一の実施態様>
本態様は、空気を圧縮する圧縮機10と、空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービン20と、を備えたガスタービン1であって、圧縮機に導入される空気を冷却する吸気冷却手段(吸気冷却装置15)と、タービンケーシング33に設けられ、タービンの動翼25とシュラウド35との間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間(冷却路39)と、圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した冷却用気体をクリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管53と、クリアランスコントロール用配管に設けられて、冷却用気体の流量を調節する遮断弁55と、タービン内の高温部材(タービンディスク23、動翼25、静翼37、シュラウド35等)の温度を検知する温度検知手段(温度センサ60)と、吸気冷却手段及び遮断弁を作動させる制御手段(制御部65)と、を備え、制御手段は、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度T0以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動するように制御し、且つ吸気冷却手段が起動するように制御することを特徴する。
本態様によれば、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動してクリアランスコントロール用に用いられる冷却用気体の流量を低下させ、且つ吸気冷却手段を起動して空気を冷却するので、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。

0027

<第二の実施態様>
本態様に係るガスタービン1は、圧縮機10から冷却用気体を抽出する抽気配管51と、抽気配管から分岐したクリアランスコントロール用配管53、及び、冷却用気体をタービン中の高温部材を冷却する冷却空間内に導入する冷却用配管57と、を備えていることを特徴とする。
圧縮機から抽気された冷却用気体は、クリアランスコントロール用配管と冷却用配管に分岐する。クリアランスコントロール用の冷却用気体の流量を低下させた場合、高温部材の冷却に供される気体量を増大させることができるので、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。

0028

<第三の実施態様>
本態様に係るガスタービン1において、上限閾値温度は、第一の上限閾値温度T1と第一の上限閾値温度よりも高い第二の上限閾値温度T2とを含み、制御手段(制御部65)は、高温部材の温度が第一の上限閾値温度以上となった場合に吸気冷却手段(吸気冷却装置15)が起動するように制御し、高温部材の温度が第二の上限閾値温度以上となった場合に遮断弁55を閉止方向に駆動するように制御することを特徴とする。
本態様によれば、吸気冷却手段の起動と、クリアランスコントロール用の冷却用気体の流量制限を段階的に実施するので、クリアランスコントロール用冷却気体の制限時間を短縮できる。その結果、燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する際のロスを小さくすることができ、エネルギーの抽出効率が向上する。

0029

<第四の実施態様>
本態様に係るガスタービン1において、制御手段(制御部65)は、高温部材の温度が、上限閾値温度T0よりも低い下限閾値温度(T0−ΔT0)未満となった場合に、遮断弁55を開放方向に駆動するように制御し、且つ吸気冷却手段(吸気冷却装置15)が停止するように制御することを特徴する。
吸気冷却装置を起動し、クリアランスコントロールに供される冷却用気体の流量を制限するための上限閾値温度T0と、吸気冷却装置を停止し、クリアランスコントロールに供される冷却用気体の流量を増大させる温度(T0−ΔT0)との間にヒステリシスΔT0を設け、後者を前者よりも低く設定したので、吸気冷却装置の起動と停止の頻度が少なくなる。

0030

1…ガスタービン、10…圧縮機、15…吸気冷却装置、20…タービン、21…回転部、23…タービンディスク、25…動翼、31…非回転部、33…ケーシング、35…シュラウド、37…静翼、39…冷却路、51…抽気配管、52…オリフィス、53…クリアランスコントロール用配管(CC用配管)、55…遮断弁、57…冷却用配管、60…温度センサ、65…制御部

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