CN101680662A - 橡胶状物质的监视装置和检测方法以及燃气轮机设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供廉价而且能够容易地推测、检测燃烧器(3)或通往燃烧器(3)的燃料气体供给配管(4)上堆积附着燃料气体中的橡胶状物质的附着情况的橡胶状物质检测装置(10)，该装置具有从对燃烧器(3)提供燃料气体用的燃料气体供给配管(4)分叉出的，以所述燃料气体的一部分作为气体试样通过用的检测配管(11)、以及配设于该检测配管(11)，检测燃料气体中产生的橡胶状物质的附着程度的橡胶状物质检测装置(12)，该橡胶状物质检测装置(12)形成为具备模拟所述燃料气体供给配管(4)中位于比与检测配管(11)的分叉点更下游一侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体配管形成的具有气体试样流通用的模拟通路(15A)的模拟通路构件，而且形成能够检测该模拟通路构件(15)上的橡胶状物质的附着程度的结构。

Description

橡胶状物质的监视装置和检测方法以及燃气轮机设备

技术领域

本发明涉及燃料气体中产生的橡胶状物质的监视装置和检测方法、以及具备该监视装置的燃气轮机设备。更详细地说，涉及在对提供给燃气轮机等具备的燃烧装置的燃料气体加压的情况下，在该燃料气体中容易发生的橡胶状物质在燃烧装置、燃料气体供给配管、阀门等上的附着程度的监视用的装置和检测方法。而且还涉及具备该橡胶状物质监视装置的燃气轮机设备。

背景技术

在钢铁厂和焦炭制造厂，在对煤进行干馏的焦炭制造过程中作为副产品气体发生炼焦炉气(以下也称为COG)。该COG被作为钢铁厂的燃料、城市煤气、发电设备用的燃料等使用。COG以氢气和甲烷为主要成分，包含作为煤的挥发成分的BTX(苯、甲苯、二甲苯)、硫化物等。

在将该COG作为发电设备用的例如燃气轮机的燃料使用的情况下，用压缩机压缩到高压然后提供给燃气轮机的燃烧器。COG达到高压状态时，作为其微量成分的一氧化碳与不饱和碳氢化合物系二烯烃类(丁二烯、苯乙烯、环戊二烯(cyclopentadiene)、茚等)容易发生聚合反应，生产橡胶状物质NO橡胶(gum)。这种橡胶状物质在刚生成时形成0.1微米左右的微粒的被称为浮游体的气相橡胶状体，该橡胶状体液化、聚合后形成褐色或黑色的粘稠性的液态橡胶(gum)。

这种液体橡胶(以下称为“橡胶状物质”)附着堆积于直到燃烧器的燃料气体供给配管和设置于其上的各种设备的内表面的所有部分。根据经验，例如在燃气轮机发电设备中，就大量附着、堆积于燃料气体供给配管的弯曲部内表面、阀门类的阀体内表面和内部零件、各种进气岐管(intake manifold)等的内表面上。该附着、堆积的橡胶状物质上套叠微细粉尘状物质，或在该套叠上还堆积橡胶状物质，这些东西反复套叠。这样的橡胶状物质和粉尘状物质在所述配管和设备的内部附着、堆积时，配管的流路截面积减小，阀门等机器可动部分的阻力增大。其结果是，配管内部的流路阻抗增大，诱发阀门类部件或燃烧器的动作不良情况的发生，有可能突然发生设备紧急停止。在这种情况下，由于没有确立检测橡胶状物质的附着、堆积程度的标准的检测方法，无法预测橡胶状物质的堆积造成的设备的紧急停止。

又，在将COG作为城市煤气使用的情况下，为了向比较远的用户输送而升压时，有可能与上面所述一样生成、堆积橡胶状物质。

另一方面，作为抑制COG中的橡胶状物质的生成量的技术和去除生成的橡胶状物质的技术，已知有如下所述的技术(同时也参照专利文献1)。

(1)利用硫化铁法、活性碳法、高压无声放电法、加压滞留法等去除COG中的NO。但是这种技术的设备规模和设备运行需要的动力大，从而设备成本和运行成本大。而且维修保养工作的负担也大。其结果是，燃料精制成本增大，发电成本大幅度上升。

(2)主动使COG在低压贮气槽内对流，生成橡胶状物质，而且使其滞留，再利用水洗、洗净化等方法加以去除。但是这种技术需要巨大的设备空间和贮气槽，设备成本高，而且使用的水量大，因此运行成本也高。而且也不容易提高处理能力。

(3)用昂贵的镍或钒催化剂使COG中的不饱和二烯烃类饱和化。但是这种技术在橡胶状物质大量生成时橡胶状物质会在催化剂细孔内凝缩生成高聚合橡胶(gum)，使催化剂性能急剧下降。因此必须频繁更换催化剂，会造成运行成本上升，发电的经济上的利益会遭受损失。

以上的处理方法都使用高性能的精制设备以高成本运行。但是即使是能够大量的橡胶状物质，也不能够完全去除。COG是其特性会因焦炭制造条件变化而发生变化的气体，由于该特性变化，橡胶状物质的生成量和生成形态也发生变化，因此也存在精制处理后还残留橡胶状物质的情况。

从而，橡胶状物质在燃料气体供给配管和燃烧器等上的堆积程度的确认必须通过停止设备运行、拆开设备，以目视方式对内部进行观察的方式进行。但是，在焦炭制造工艺等主要工艺进行期间其副产品气体持续发生，因此频繁地使燃气轮机设备等停下来以检查规定的部位是不现实的。这样，如果不在事前采取有效的对策，就只有在设备非常停止的事态发生后对其进行修复。

专利文献1：特开昭59-230090号公报

发明内容

本发明是为解决这样的存在问题而作出的，其目的在于提供能够廉价、而且简单容易地推测、检测燃烧装置、到达该装置的燃料气体供给配管、阀门类配件等中附着、堆积燃料气体中的橡胶状物质的情况的监视装置和检测方法以及具备该监视装置的燃气轮机设备。

本发明的橡胶状物质监视装置，其特征在于，

具备从将燃料气体提供给燃烧装置用的燃料气体供给通路分支配设的、以所述燃料气体的一部分作为气体试样使其流动用的检测通路；以及配设于该检测通路的、检测燃料气体中产生的橡胶状物质的附着程度的橡胶状物质检测装置；

该橡胶状物质检测装置具备模拟通路构件，所述模拟通路构件具有模拟所述燃料气体供给通路中位于比与检测通路的分叉点更下游一侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路而形成的气体试样流通用的模拟通路的，而且该橡胶状物质检测装置形成能够检测该模拟通路构件上的橡胶状物质的附着程度的结构。

如果采用装置结构，则能够将与燃料气体相同成分和条件的气体作为气体试样使用，检测出该气体中产生的橡胶状物质的附着、堆积程度，因此不必拆开实际橡胶状物质监视对象部，就能够预测在该处橡胶状物质的附着堆积程度以及伴随橡胶状物质的堆积而产生的缺陷。

所述橡胶状物质检测装置具备在所述试样气体流过所述模拟通路时检测模拟通路构件的前后的压差用的压差检测器。通过形成这种结构，能够根据每一次检测得到的压差变化(几乎都是压差增加的情况)，了解模拟通路内的橡胶状物质附着堆积程度。

可以是所述模拟通路构件由具有透光性的材料构成，所述橡胶状物质检测装置还具备检测透过模拟通路构件的光量用的透射光量检测器。通过形成这种结构，能够根据每一次检测得到的该透射光量的变化(几乎都是光量减少的情况)，了解模拟通路内的橡胶状物质附着堆积的程度。

也可以所述模拟通路构件形成能够在橡胶状物质检测装置上装卸自如的结构，所述橡胶状物质检测装置还具备能够测量取下的模拟通路构件上附着的橡胶状物质的附着量的变化的重量测量装置。通过形成这种结构，能够根据每一次检测得到的该重量的变化(几乎都是重量增加的情况)，了解模拟通路内的橡胶状物质附着堆积的程度。还有，重量测量装置可以靠近模拟通路构件设置，也可以设置于远离该现场的地方。

还具备在所述检测通路上设置的，调整试样气体的流量用的流量调整装置，形成能够将流量调整装置控制为，使得从所述分叉点向橡胶状物质检测装置输送的试样气体的流量与从该分叉点向所述橡胶状物质监视对象部输送的燃料气体的流量的比例大致为一定的结构。如果采用这样的结构，则即使是使得对燃烧装置的燃料供给量发生变化的情况下，也能够与其对应，高精度预测橡胶状物质在橡胶状物质监视对象部的附着堆积程度和伴随橡胶状物质的附着堆积发生的缺陷，因此是理想的。

所述流量调整装置被控制为使得试样气体从所述分叉点出发到到达橡胶状物质检测装置为止的时间与从该分叉点出发到到达所述橡胶状物质监视对象部为止的时间大致相同。如果这样，则对于NO橡胶和SO橡胶等随着时间的经过生成量发生变化的橡胶状物质，在检测装置和监视对象部的橡胶状物质的生成条件相同，因此其附着、堆积程度的预测精度进一步提高。

所述检测通路并列配置多条，在这些检测通路上分别设置流量调整装置以及橡胶状物质检测装置，使各检测通路的橡胶状物质检测装置与互不相同的多个橡胶状物质监视对象部相关联，

形成能够将所述各流量调整装置控制为能够使得试样气体从所述分叉点出发到到达橡胶状物质检测装置为止的时间与燃料气体从该分叉点出发到到达与该橡胶状物质检测装置相关联的橡胶状物质监视对象部为止的时间大致相同的结构。

如果采用这样的结构，则能够同时预测对于燃料气体供给通路的互不相同的多个橡胶状物质监视对象部，在其上附着堆积橡胶状物质的附着堆积程度和伴随橡胶状物质的附着堆积的发生的缺陷。

最好是所述模拟通路的断面形状形成为实质上与橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路的断面形状相似，而且形成为比其更小。如果这样，则能够有效地高精度地预测橡胶状物质在橡胶状物质监视对象部的附着堆积程度和伴随橡胶状物质的附着堆积发生的缺陷，因此是理想的。

还具备存储使橡胶状物质在所述模拟通路构件上的附着程度与橡胶状物质在橡胶状物质监视对象部的附着程度相关的数据的控制装置，该控制装置形成在橡胶状物质检测装置得到的检测结果达到规定的橡胶状物质附着程度时能够告知这种情况的结构。

还具备存储使橡胶状物质在所述模拟通路构件上的附着程度与橡胶状物质监视对象部的动作状况相关的数据的控制装置，该控制装置形成在橡胶状物质检测装置得到的检测结果达到规定的橡胶状物质附着程度时能够告知这种情况的结构。

本发明的燃气轮机设备，具备对燃气轮机提供燃料气体用的燃料气体供给通路、以及连接于该燃料气体供给通路的橡胶状物质监视装置，该橡胶状物质监视装置是上面所述中的任一橡胶状物质监视装置。

可以在所述燃料气体供给通路上配设对燃料气体进行压缩用的燃料压缩机，所述检测通路的入口端连接于所述燃料压缩机的下游侧，检测通路的出口端连接于所述燃料压缩机的上游侧。

可以在所述燃料气体供给通路上配设对燃料气体进行压缩用的燃料压缩机，在燃料气体供给通路的所述燃料压缩机的下游侧设置燃料流量调整装置，所述检测通路的入口端连接于所述燃料流量调整装置上游一侧，检测通路的出口端连接于所述燃料流量调整装置下游一侧。

本发明的橡胶状物质检测方法，包含下述工序，即在对燃烧装置提供燃料气体用的燃料气体供给通路上，连接将所述燃料气体的一部分作为气体试样使其流通用的检测通路的检测通路准备工序、在该检测通路上，模拟所述燃料气体供给通路中位于与检测通路的分叉点的下游侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路，形成气体试样流通用的模拟通路的模拟通路形成工序、在进行所述燃料气体的供给时，检测从所述气体试样产生的附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的预备检测工序、以及根据在该预备检测工序检测出的橡胶状物质的附着程度，检测在对应的所述橡胶状物质监视对象部附着的，从所述燃料气体产生的橡胶状物质的附着程度的橡胶状物质检测工序。

可以在所述预备检测工序中，检测在气体试样流过所述模拟通路时模拟通路构件的前后的压差，

在所述橡胶状物质检测工序中，根据所述预备检测工序中的检测压差，检测橡胶状物质在所述橡胶状物质监视对象部的附着程度。

可以在所述模拟通路形成工序中，由具有透光性的材料形成构成模拟通路的模拟通路构件，

在所述预备检测工序中，使光线透过模拟通路构件，检测其透过的光量，

在所述橡胶状物质检测工序中，根据所述预备检测工序中检测出的光量，检测橡胶状物质在所述橡胶状物质监视对象部的附着程度。

可以在所述模拟通路形成工序中，形成使构成模拟通路的模拟通路构件能够在所述检测通路上装卸的结构，

在所述预备检测工序中，通过测定模拟通路构件的重量，检测附着的橡胶物质量的变化，

在所述橡胶状物质检测工序中，根据所述预备检测工序中检测出的重量变化，检测橡胶状物质在所述橡胶状物质监视对象部的附着程度。

可以还包含下述工序，即在所述预备检测工序之前，在燃料气体的供给过程中，在一时间间隔检测从所述气体试样产生的，附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的第1校正检测工序、

与该第1校正检测工序的各检测同时，检测对应的所述橡胶状物质监视对象部的橡胶状物质附着程度的第2校正检测工序、以及

将第1校正检测工序的检测结果和第2校正检测工序的检测结果对应地作为检测基准数据记录的数据作成工序，

在所述橡胶状物质检测工序中，用所述检测基准数据，检测与预备检测工序检测出的橡胶状物质在模拟通路上的附着程度对应的，橡胶状物质在橡胶状物质监视对象部的附着程度。

本发明的另一橡胶状物质检测方法，包含下述工序，即在对燃烧装置提供燃料气体用的燃料气体供给通路上，连接将所述燃料气体的一部分作为气体试样使其流通用的检测通路的检测通路准备工序、

在该检测通路上，模拟所述燃料气体供给通路中位于与检测通路的分叉点的下游侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路，形成气体试样流通用的模拟通路的模拟通路形成工序、

在进行所述燃料气体的供给时，检测从所述气体试样产生的附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的预备检测工序、以及

在所述预备检测工序之前，在所述燃料气体的供给过程中，在一时间间隔检测从所述气体试样产生的，附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的第1校正检测工序、

与该第1校正检测工序的各检测同时，检测对应的所述橡胶状物质监视对象部的缺陷的第3校正检测工序、

将第1校正检测工序的检测结果和第2校正检测工序的检测结果对应地作为检测基准数据记录的数据作成工序、以及

根据在所述预备检测工序中检测出的橡胶状物质的附着程度，检测对应的所述橡胶状物质监视对象部的缺陷的缺陷检测工序。

如果采用本发明，则能够廉价、而且简单容易地推测、检测燃气轮机设备等的燃烧装置、或到达该装置的燃料气体供给配管上附着、堆积燃料气体中的橡胶状物质的情况。这样一来，就能够预见设备将要发生紧急停止的状况，有计划地停止运行。其结果是，能够避免紧急停止运行，实现稳定的连续运行。

附图说明

图1是包含本发明的橡胶状物质监视装置的一实施形态的燃气轮机发电设备的大概系统图。

图2(a)～(c)是分别表示图1的燃气轮机发电设备的橡胶状物质检测装置的例子的剖面图。

图3是包含本发明的橡胶状物质监视装置的另一实施形态的燃气轮机发电设备的大概系统图。

图4是包含本发明的橡胶状物质监视装置的又一实施形态的燃气轮机发电设备的大概系统图。

图5是包含本发明的橡胶状物质监视装置的又一实施形态的燃气轮机发电设备的大概系统图。

图6是大概地例示利用本发明的橡胶状物质监视装置得到的检测结果与燃气轮机发电设备的有计划的停止运行的关系的曲线图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的橡胶状物质的监视装置和检测方法以及具备该监视装置的燃气轮机设备的各实施形态进行说明。

图1是概略表示作为本发明的燃气轮机发电设备的一实施形态的燃气轮机发电设备(以下简称“发电设备1”)1的系统图。该发电设备1具备将炼焦炉气体作为燃料气体提供给燃气轮机2的燃烧器3的燃料气体供给配管4、压缩燃料气体用的燃料压缩机5、检测燃料气体的供给量用的流量检测装置6、以及调整燃料气体供给量用的流量调整阀7。在本实施形态中，燃料压缩机5由电动机5a驱动，也可以形成利用燃气轮机2驱动的结构。流量检测装置6和流量调整阀7不管哪一个在上游侧(下游侧)都可以。有时候在从燃料气体供给源到所述燃料压缩机4的中途，设置未图示的除尘装置、燃料简易处理装置、或燃料精制处理装置等。又在燃气轮机2连接空气压缩机8。

用燃料压缩机5压缩到高压的燃料气体利用流量调整阀7根据燃气轮机的负载进行流量调整，在燃烧器3与经过空气压缩机8压缩的空气混合后燃烧。利用该燃烧气体驱动燃气轮机2，连接于燃气轮机2上的发电机9进行发电。

该发电设备1形成具有橡胶状物质监视装置(以下简称“监视装置”)10这样的特征的结构。该监视装置10是用于推测监视作为监视对象部的所述燃烧器3的进气岐管以及燃烧室(Burner)(未图示)、燃料气体供给配管4、流量调整阀7、以及其他各种机器的内表面上也许附着堆积着的橡胶状物质的附着堆积程度(包括附着堆积量)的装置。借助于该推测，能够事前把握燃气轮机2好像要发生紧急停止的状况，使发电不发生问题，例如能够有计划地停止，有效地恢复。

将监视对象部置于燃料压缩机5下游侧的各部位，是由于橡胶状物质是在气体处于压缩机出侧那样的高压状态时生成的。从而，如果在燃料压缩机5的上游侧等与上述监视对象部不同的部位也有可能生成橡胶状物质，则也可以对应于该不同的部位设置监视装置。

监视装置10具备将燃料气体供给配管4的，所述燃料压缩机5的上游的部位，与处于燃料压缩机5的下游，与比全部监视对象部更上游的部位连接使其连通的橡胶状物质检测配管(以下简称“检测配管”)11。该检测配管11使燃料气体的一部分(以下称为“气体试样”)从作为高压侧的燃料压缩机5的下游侧向燃料压缩机5的上游侧循环。下面将处于燃料压缩机5的与下游的检测配管11的连接部称为第1连接点(或检测配管11的入口)C1。又将处于燃料压缩机5的与上游的检测配管11的连接部称为第2连接点(或检测配管11的出口)C2。

在检测配管11配设用于检测所述气体试样中生成的橡胶状物质的橡胶状物质检测装置12、检测气体试样的流量用的流量检测装置13、以及调整气体试样的流量用的流量调整阀14。流量检测装置13和流量调整阀14中的任何一个都可以配置于上游侧(下游侧)。而且设置对这些流量调整阀7、14的开度进行控制，或根据橡胶状物质检测装置12的检测结果，发出进行报警等的各种操作指令使其执行的控制装置50。

作为所述橡胶状物质检测装置12，采用形成模拟监视对象部(例如燃烧器3的燃烧室(Burner))的燃料气体通路的形状的模拟通路15A的模拟通路构件15、以及检测模拟通路15A的前后的压差用的压差计16。提高检测模拟通路15A的前后的压差，能够了解模拟通路15A上橡胶状物质的附着堆积程度。例如以发电设备1运行开始时的压差值作为基准值(初始值)，根据随着时间的经过而从该基准值开始增加的压差值，能够检测出在模拟通路15A上橡胶状物质的附着堆积程度。本来，想要检测在实际监视对象部的橡胶状物质附着堆积的程度，但是在发电设备运行时进行这样的检测是困难的，因此检测上述模拟通路15A上的橡胶状物质的附着。从而，上述检测换句话说，可以说是预备检测(试点检测)。

利用监视装置10进行监视的是监视对象部上的橡胶状物质的附着堆积程度，不限于用数值表示的附着堆积量(堆积厚度、重量、透射光线的透射量、气体通路的流路断面面积等)。这是因为推测和监视的目的在于，如上所述事前把握燃气轮机2似乎要发生紧急停止的状态，有效地有计划停止运行，以此实现有效的高效率的发电。从而，如果对于这一目的有效，即使是定性地对监视对象部的橡胶状物质的附着、堆积进行评价也可以。也就是说，根据橡胶状物质的附着、堆积状态达到某一水平时就会引起紧急停止的经验规则，能够定性地廉价而且简便地预测紧急停止的发生时间。从而，在上述橡胶状物质检测装置12中，橡胶状物质的附着、堆积的检测也可以是定性评价。要而言之，只要与监视对象部的橡胶状物质的附着、堆积相关即可。

使所述模拟通路15A的形状尺寸以及表面性状与实际监视对象部的燃料气体通路相同，而且检测配管11的流路断面形状及从第1连接点C1到模拟通路15A的长度、以及配管形状等也与从第1连接点C1到监视对象部为止的燃料气体供给配管4的流路断面形状和长度以及配管形状等完全相同是最理想的。而且通过使气体流量等也与监视对象部的燃料气体的流量相同，能够根据橡胶状物质检测装置12的检测结果进行高精度的预测。但是，在运行中使燃料气体的供给量的大约一半向监视装置10循环是从经济性等考虑是不现实的。从而，最好是不使监视装置10的各部的形状尺寸和气体流量以及气体压力相同，而做成相似但较小的形状。但是，也可以不是相似形，而是如下所述形成为与监视对象部不同的简单的几何形状。

又，使气体试样的压力以及温度与燃料气体供给配管4中的燃料气体的压力和温度相同也是重要的。因此也可以在检测配管11上设置压力调整装置、温度调整装置、温度检测装置、压力检测装置等。

通过检测这种模拟通路15A的橡胶状物质的附着、堆积的程度，推测在该时刻的监视对象部的橡胶状物质的附着、堆积的程度。然后根据推测的监视对象部的橡胶状物质的附着、堆积的程度，判断是否有必要停止运行、以及/或运行停止的时间，在有必要停止运行的情况下，决定其时间表。

又，最好是气体试样从所述检测配管11的入口C1到橡胶状物质检测装置12的时间与从所述检测配管11的入口C1到监视对象部的时间调整为大致相等。这是因为，橡胶状物质是在高压状态下的气体中生成的，因此随着时间的经过其量也发生变化，因此从例如高压化的燃料压缩机5的出口开始的经过时间不同则积蓄的量也不同。而且即使是在燃料气体的组成等特性急剧变动的情况下，如果使得分到橡胶状物质检测装置12和与其对应的监视对象部的相同特性的气体同时到达(经过时间相同)，则与在燃烧器的燃烧室等监视对象部附着、堆积橡胶状物质的状况相同的状况就会在橡胶状物质检测装置12的模拟通路15A出现。其结果是，监视对象部的橡胶状物质的预测精度就会提高。

为了这个目的，利用燃料气体供给配管4的流量检测装置6和检测配管11的流量检测装置13分别检测气体流量。然后，把燃料气体供给配管4内的气体流量除以从所述检测配管入口C1到检测对象部的燃料气体供给配管的内容积，就得到从检测配管入口C1到监视对象部的时间。又，用从检测配管入口C1到橡胶状物质检测装置12的检测配管11的内容积除检测配管11内的气体流量时，就得到从检测配管入口C1到橡胶状物质检测装置12的时间。控制检测配管11的流量调整阀14的开度，使这些时间大致相同。这简直就是将燃料气体与气体试样的流量比维持于规定值。该控制是控制装置50接收从燃料气体供给配管4的流量检测装置6来的检测信号，对检测配管11的流量调整阀14输送目标开度信号，根据检测配管11的流量检测装置13来的检测信号，对流量调整阀14进行反馈控制实现的。

通过主要调整，即使是燃气轮机的负载发生变动，对燃烧器3的燃料气体供给量发生变动，也能够高精度预测橡胶状物质对监视对象部的附着、堆积情况。还有，作为检测配管11的流量调整装置，也可以根据燃料气体的供给条件(例如供给流量不变动的情况等)，取代所述流量调整阀14，采用例如固定节流孔或手动的节流阀等。

图2例示模拟通路的各种形状。图2(a)所示的橡胶状物质检测装置是在检测配管11内部配设模拟通路构件15的装置。模拟通路15A的流路断面积在流动方向上是均匀的。又，图2(b)所示的橡胶状物质也是其模拟通路构件17配设于检测配管11内部。但是，图2(b)所示的模拟通路17A，其流路断面积越向流动方向下游越缩小，使得流路阻抗越来越大。这是因为实际燃烧器和阀门类构件的流路形状不均匀，呈会产生相当的流路阻抗的形状，所以在模拟通路17A也利用简单的方法形成模拟产生压力损失的特征的流路形状。当然，也可以采用断面积根据需要越是向流动方向下游越是扩大的模拟通路。而且这些模拟通路的流路断面形状均为圆形(未图示)。但是不限定于圆形。

又如图2(c)所示，橡胶状物质检测装置12最好是形成能够利用法兰连接方法在检测配管11上装卸自如地加连接的结构。在这种情况下，在橡胶状物质检测装置12的出入口的各法兰部18的两外侧设置截止阀(未图示)。又，如果预先准备模拟通路的形状不同的多个模拟通路构件，则在变更监视对象部的情况下能够根据需要替换模拟通路构件。而且该可装卸部分不必是包含压差计16的整个橡胶状问题检测装置12，除了压差计16，只要模拟通路构件15能够装卸即可。

又可以取代模拟通路构件15前后的压差的检测，并设(未图示的)重量测量装置，借助于该重量检测装置适当地测定从检测配管11上取下的模拟通路构件15的重量，根据该重量的增加测定橡胶状物质的附着、堆积程度。该重量检测装置也可以靠近模拟通路构件15设置，又可以设置进行各种检查等用的各自的检查室等。又可以形成能够对模拟通路构件15的重量加以支持的，在将模拟通路构件15的两端与检测配管11分离开时，能够自动测定模拟通路构件15的重量的配置。

又可以用目视方法检测从检测配管11取下的模拟通路构件15的模拟通路15A的内表面。又可以用具有透光性的材料形成模拟通路构件15，对该模拟通路构件15每一次照射相同强度的光线，测定横穿模拟通路15A的透射光量。然后根据该透射光量的减少，能够检测出橡胶状物质的附着、堆积程度。

图3所示的监视装置20是在图1所示的监视装置10中，为对其功能进行确认，形成能够使确认用的气体流通的结构。与图1中相同的构件标以相同的符号并省略其说明。在检测配管11的橡胶状物质检测装置12的上游侧，连接从确认用的气体供给源21延伸的确认用气体供给配管22，在所述流路检测装置13和流量调整阀14的下游侧连接确认用的气体排出配管23。在确认用气体供给配管22和确认用的气体排出配管23上分别设置截止阀24、25。又在检测配管11的，与确认用气体供给配管22的连接点的上游侧和与确认用的气体排出配管23的连接点的下游侧也分别设置截止阀26、27。

为了在该监视装置20设置时、运行开始前、模拟通路15A清扫复原后等，对橡胶状物质检测装置12的功能是否健全进行确认，或决定模拟通路15A的橡胶状物质检测值(例如模拟通路15A的前后压差)的基准值，使确认用气体流入橡胶状物质检测装置12。具体地说，打开确认用气体的各配管22、23的截止阀26、27，关闭检测配管11的截止阀24、25，从确认用气体供给源21送入确认用气体，从确认用气体排出配管23排出。另一方面，发电设备1在通常运行时，关闭确认用气体的各配管22、23的截止阀26、27，打开检测配管11的截止阀24、25。

在图4所示的发电设备1的燃料气体供给配管4，与作为监视对象部的流量调整阀7并排设置与该监视对象部对应的监视装置30。对与图1所示相同的构成部分标以相同的符号并且省略其说明。在图4中，例示仅以流量调整阀7作为监视对象部的情况，但是也可以分别与其他监视对象部(例如燃烧器3的燃烧室(未图示)、燃料气体供给配管4的屈曲部、其他各种设备和配管类的流路部)并排设置同样的监视装置。在这种监视装置30中，从燃料气体供给配管4的流量调整阀7的上游侧(入口C1)向流量调整阀7的下游侧(出口C2)连接检测配管28，以便使流量调整阀7变成旁路。在检测配管28上设置与图1所示相同的橡胶状物质检测装置12。而且还在检测配管28上设置截止阀29。

该橡胶状物质检测装置12靠近监视对象部(流量调整阀7)并排设置，因此可以说是能够对监视对象部的橡胶状物质的附着、堆积状况进行监视的非常理想的结构。因为流量调整阀7的前后的压差与橡胶状物质检测装置12的前后压差(入口C1与出口C2之间的压差)相同。又，从燃料压缩机5分别通往流量调整阀7和橡胶状物质检测装置12的流路形状和气体的流动条件几乎相同。从而，橡胶状物质检测装置12的模拟通路15A高精度地模拟了流量调整阀7的通路。

燃气轮机2开始通常的运行时所述截止阀29打开，橡胶状物质检测装置12开始起作用。这时，流量调整阀7与截止阀29的动作连动，流量减少了相应于流过截止阀29的这一份燃料气体，提供给燃烧器3的燃料气体的量被控制为规定值。

在图5所示的发电设备1中，例示有并列设置分别与多个监视对象部对应的多个橡胶状物质检测装置12的监视装置31。具体地说，连接检测配管11以将燃料气体供给配管4的燃料压缩机5的上游部位与下游部位连通，该检测配管11在中途分叉为多条(在本实施形态中为3条)，而且在通往燃料气体供给配管4的第2连接点C2之前汇合。在各分叉配管111、112、113上分别设置橡胶状物质检测装置121、122、123、流量检测装置13、以及流量调整阀14。各橡胶状物质检测装置121、122、123分别具有形成模拟通路151A、152A、153A的模拟通路构件151、152、153、以及压差计16。

各模拟通路151A、152A、153A的形状模拟对应的各监视对象部的流路形状。例如也可以形成为与对应的监视对象部的流路的断面大致相似的相似形，而且形成更小的断面形状。又，从第1连接点C1到各模拟通路151A、152A、153A的检测配管11以及分叉管111、112、113的长度、流路断面形状、配管形状等也模拟从第1连接点C1到监视对象部的燃料气体供给配管4的长度、流路断面形状、配管形状等(即使是相似也可以)。又通过调整所述流路调整阀14，使气体试样从所述第1连接点C1到各橡胶状物质检测装置121、122、123的时间与燃料气体从第1连接点C1到对应的各监视对象部的时间大致相同。其结果是，能够高精度预测各监视对象部的橡胶状物质的附着长度。

下面对以上说明的监视装置的橡胶状物质检测方法的例子进行说明。在下面首先叙述使利用橡胶状物质检测装置12得到的检测结果与监视对象部的橡胶状物质的附着堆积程度相关联的数据的采集方法的一个例子。

在燃气轮机发电设备1试运行时，为了检修设备，在一定的时间间隔有计划地多次停止运行。该时间间隔可以任意设定。例如以发电设备1试运行开始时为基准分别在500小时、2500小时、5000小时等时间后停止运行。以这样的程度的时间间隔有计划地停止运行是通常经常采用的方法。在该有计划停止运行时分别记录橡胶状物质检测装置12得到的检测结果(压差值、重量、透光量、目视检查结果等)以及该橡胶状物质12的模拟通路15A的橡胶状物质附着程度。而且将与所述橡胶状物质检测装置12对应的监视对象部拆开，观察橡胶状物质的附着、堆积程度，与橡胶状物质检测装置12得到的结果对应记录。每一次有计划停止运行就重复进行该工作，作成作为有计划地停止运行的的判断基准的数据。

有计划停止的时间间隔可以任意设定，不限于上面所述。特别是为了采取数据，也可以将时间间隔设定得比较短。例如可以是试运行开始起24小时后、48小时后、100小时后、500小时后。而且也可以根据这样的从试运行开始起经过短时间后停止运行时的各次检查，重新设定以后的有计划停止运行的时间间隔。

如上所述，上述记录内容不限于压差值等定量的内容。因为也存在难于定量检测的情况，而且即使是记录定量的内容，只要是橡胶状物质检测装置12得到的检测结果与模拟通路15A与监视对象部的橡胶状物质的附着程度相关联，也能够达到预测在监视对象部橡胶状物质的附着程度的目的。

下面对在监视对象部橡胶状物质的附着程度与发电设备1的运行停止条件的相互关联进行说明。也可以根据在监视对象部拆开检查时检测出的橡胶状物质的附着程度，从理论上计算阀门类和燃烧器的燃烧室是否发生动作不良的情况。例如从橡胶状物质的附着位置和附着厚度计算出阀门的阀杆滑动的阻抗值，或从伴随橡胶状物质的附着而发生的流路面积的减少，计算出燃烧室喷嘴的气体流动阻抗值等，能够判断其是否会成为动作不良的原因，决该设备是否停止运行。

而且由于与对应于这样的监视对象部的橡胶状物质附着状态的橡胶状物质检测装置12的检测结果相关联，所以能够从橡胶状物质检测装置12的检测结果判断运行停止的必要性。而且如果将发电设备1过去的实际运行(商业运行等)过程中发生的突发的非支持停止时的检修记录加以整理，利用其对已有的数据进行适当修正，则能够提高作为停止运行的判断基准的数据的可靠性。

如上所述，预先将使橡胶状物质检测装置12得到的检测结果与发电设备1的停止运行的条件对应的数据存储于控制装置50。然后根据该数据，对橡胶状物质检测装置12得到的检测值，设定用于使其了解有必要有计划地停止发电设备1的运行的允许值(例如模拟通路15A前后的允许压差值)，将其存储于控制装置50。最好是该允许值采用相对于实际发电设备1紧急停止的值有安全率的值。

图6是例示利用上述橡胶状物质检测装置12得到的检测结果与发电设备1的停止运行条件的关系的一次函数曲线图。图6的横轴表示燃气轮机2的运行时间T，纵轴表示橡胶状物质检测装置12得到的检测值(本例中是模拟通路15A前后的压差P)。作为一个例子，以燃气轮机2开始运行时为原点，在T＝0假定P＝0。图中的Pa2是根据设备厂家等建议的数值、理论计算值、经验值等决定的，为避免突发的紧急停止而有必要使发电设备1有计划地停止运行的压差值。图中Pa1是从该Pa2减去与规定的期间ΔT对应的压差变化量ΔP(相当于为了安全保留的余地)的值(Pa1＝Pa2-ΔP)，一旦检测值达到Pa1，例如就发出报警催促决定有计划地使发电设备1停止运行的时间。与所述ΔP对应的时间ΔT是考虑例如发生作为燃料的副产品气体的主要工艺设备的工作情况和那时的电力需要情况等决定的。在比预测的紧急停止的时刻相当早的时刻保留余裕地使设备停止运行是为了操作上的安全，但是频繁地停止运行从运行效率考虑并非上策。从而，最好是考虑各设备的操作情况设定有计划地停止之前的暂缓时间ΔT。

图6是将燃气轮机2的运行时间与利用橡胶状物质检测装置12得到的检测结果作为单纯的一次正比函数表示的曲线图。图中的直线F是正比函数，因各种各样的因素而变化(直线F的倾斜角度发生变化)。该正比函数因例如燃气轮机发电设备的结构和使用环境、作为燃气轮机的燃料的副产品气体的性状、橡胶状物质的性状和生成状态、燃料气体供给配管的材料和表面性状等而变化。而且有随着时间的经过橡胶状物质的堆积增加率发生变化的情况，在这种情况下，F为不同的函数形状。

在上述实施形态的说明中，以燃气轮机发电设备为例进行了说明，但是并不限于此。例如也可以使用于以给一般机械设备提供动力为目的的燃气轮机设备等并非以发电为目的的燃气轮机。又可以使用于具备不管哪一种类型的燃烧器的燃气轮机设备。而且也不限于燃气轮机设备，也可以使用于驱动作为其他驱动装置的内燃机或锅炉。要而言之，本发明也可以使用于采用有可能生成橡胶状物质的燃料气体的各种设备。上述橡胶状物质也不特别限定于NO橡胶，也可以是硫磺橡胶(gum)等黏性物质。有可能生成橡胶状物质的燃料气体也不特别限定于COG，本发明也可以使用于例如以C1和C2为主成分的工艺尾气、LPG、生物物质燃气热分解的气体等有可能生成黏性物质的气体的配管、设备。又，在伴随石油精制而产生的副产品气体中包含二烯烃类(丁二烯、环戊二烯等)、NO、O₂等的情况下，一旦进行压缩就有可能生成NO橡胶，因此对于这种气体也适用。

另一方面，也有像焦油那样在副产品气体生成时作为其一种成分存在的黏性物质。这种物质可以通过在燃料气体供给通路上游设置精制设备在该处将其去除。但是不设置这样的昂贵的精制设备，使用与上面说明的实施形态相同的技术就能够很简便地预见紧急停止运行的发生并加以避免。

根据上述内容，对于本行业的普通技术人员来说，各种变形和实施形态是清楚的。从而，上述说明应该理解为按照附图进行的叙述，上述说明是为了使本行业的普通技术人员能够实施本发明而进行的说明。关于上述说明的结构和功能的内容，在不超出本发明的精神的情况下可以在实现各种变形后实施，这些也应该理解为属于本发明的范围。

工业应用性

本发明的橡胶状物质监视装置能够廉价而且简易地推测、检测燃料气体中的橡胶状物质在配管和设备中的附着、堆积情况，因此对于使用以COG为代表的有可能生成橡胶状物质的气体的燃烧设备等是有用的。

Claims (19)

1.一种橡胶状物质监视装置，其特征在于，

具备从将燃料气体提供给燃烧装置用的燃料气体供给通路分支配设的、以所述燃料气体的一部分作为气体试样使其流动用的检测通路；以及配设于该检测通路的、检测燃料气体中产生的橡胶状物质的附着程度的橡胶状物质检测装置；

该橡胶状物质检测装置具备模拟通路构件，所述模拟通路构件具有模拟所述燃料气体供给通路中位于比与检测通路的分叉点更下游一侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路而形成的气体试样流通用的模拟通路，而且该橡胶状物质检测装置形成能够检测该模拟通路构件上的橡胶状物质的附着程度的结构。

2.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，所述橡胶状物质检测装置具备在所述试样气体流过所述模拟通路时检测模拟通路构件的前后的压差用的压差检测器。

3.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，所述模拟通路构件由具有透光性的材料构成，所述橡胶状物质检测装置还具备检测透过模拟通路构件的光量用的透射光量检测器。

4.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，所述模拟通路构件形成能够在橡胶状物质检测装置上装卸自如的结构，所述橡胶状物质检测装置还具备能够测量取下的模拟通路构件上附着的橡胶状物质的重量变化的重量测量装置。

5.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，

还具备在所述检测通路上设置的，调整试样气体的流量用的流量调整装置，

该流量调整装置被控制为使得从所述分叉点向橡胶状物质检测装置输送的试样气体的流量与从该分叉点向所述橡胶状物质监视对象部输送的燃料气体的流量的比例大致为一定。

6.根据权利要求5所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，所述流量调整装置被控制为使得试样气体从所述分叉点出发到到达橡胶状物质检测装置为止的时间与从该分叉点出发到到达橡胶状物质监视对象部为止的时间大致相同。

7.根据权利要求6所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，

所述检测通路并列配置多条，在各检测通路上设置流量调整装置以及橡胶状物质检测装置，使各检测通路的橡胶状物质检测装置与互不相同的多个橡胶状物质监视对象部相关联，

所述各流量调整装置被控制为使得试样气体从所述分叉点出发到到达橡胶状物质检测装置为止的时间与燃料气体从该分叉点出发到到达与该橡胶状物质检测装置相关联的橡胶状物质监视对象部为止的时间大致相同。

8.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，所述模拟通路的断面形状形成为实质上与橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路的断面形状相似，而且形成为比其更小。

9.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，

还具备存储使橡胶状物质在所述模拟通路构件上的附着程度与橡胶状物质在橡胶状物质监视对象部的附着程度相关的数据的控制装置，该控制装置形成在橡胶状物质检测装置得到的检测结果达到规定的橡胶状物质附着程度时能够告知这种情况的结构。

10.根据权利要求1所述的橡胶状物质监视装置，其特征在于，

还具备存储使橡胶状物质在所述模拟通路构件上的附着程度与橡胶状物质监视对象部的动作状况相关的数据的控制装置，该控制装置形成在橡胶状物质检测装置得到的检测结果达到规定的橡胶状物质附着程度时能够告知这种情况的结构。

11.一种燃气轮机设备，其特征在于，

具备对燃气轮机提供燃料气体用的燃料气体供给通路、以及连接于该燃料气体供给通路的橡胶状物质监视装置，

该橡胶状物质监视装置是权利要求1～10中的任一项所述的橡胶状物质监视装置。

12.根据权利要求11所述的燃气轮机设备，其特征在于，

在所述燃料气体供给通路上配设对燃料气体进行压缩用的燃料压缩机，

所述检测通路的入口端连接于所述燃料压缩机的下游侧，检测通路的出口端连接于所述燃料压缩机的上游侧。

13.根据权利要求11所述的燃气轮机设备，其特征在于，

在所述燃料气体供给通路上配设对燃料气体进行压缩用的燃料压缩机，在燃料气体供给通路的所述燃料压缩机的下游侧设置燃料流量调整装置，

所述检测通路的入口端连接于所述燃料流量调整装置上游一侧，检测通路的出口端连接于所述燃料流量调整装置下游一侧。

14.一种橡胶状物质检测方法，其特征在于，包含下述工序，即

在对燃烧装置提供燃料气体用的燃料气体供给通路上，连接将所述燃料气体的一部分作为气体试样使其流通用的检测通路的检测通路准备工序、

在该检测通路上，模拟所述燃料气体供给通路中位于与检测通路的分叉点的下游侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路，形成气体试样流通用的模拟通路的模拟通路形成工序、

在进行所述燃料气体的供给时，检测从所述气体试样产生的附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的预备检测工序、以及

根据在该预备检测工序检测出的橡胶状物质的附着程度，检测在对应的所述橡胶状物质监视对象部附着的，从所述燃料气体产生的橡胶状物质的附着程度的橡胶状物质检测工序。

15.根据权利要求14所述的橡胶状物质检测方法，其特征在于，

在所述预备检测工序中，检测在气体试样流过所述模拟通路时模拟通路构件的前后的压差，

在所述橡胶状物质检测工序中，根据所述预备检测工序中的检测压差，检测橡胶状物质在所述橡胶状物质监视对象部的附着程度。

16.根据权利要求14所述的橡胶状物质检测方法，其特征在于，

在所述模拟通路形成工序中，由具有透光性的材料形成构成模拟通路的模拟通路构件，

在所述预备检测工序中，使光线透过模拟通路构件，检测其透过的光量，

在所述橡胶状物质检测工序中，根据所述预备检测工序中检测出的光量，检测橡胶状物质在所述橡胶状物质监视对象部的附着程度。

17.根据权利要求14所述的橡胶状物质检测方法，其特征在于，

在所述模拟通路形成工序中，形成使构成模拟通路的模拟通路构件能够在所述检测通路上装卸的结构，

在所述预备检测工序中，通过测定模拟通路构件的重量，检测附着的橡胶物质量的变化，

在所述橡胶状物质检测工序中，根据所述预备检测工序中检测出的重量变化，检测橡胶状物质在所述橡胶状物质监视对象部的附着程度。

18.根据权利要求14所述的橡胶状物质检测方法，其特征在于，

还包含下述工序，即

在所述预备检测工序之前，在燃料气体的供给过程中，在一时间间隔检测从所述气体试样产生的，附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的第1校正检测工序、

与该第1校正检测工序的各检测同时，检测对应的所述橡胶状物质监视对象部的橡胶状物质附着程度的第2校正检测工序、以及

将第1校正检测工序的检测结果和第2校正检测工序的检测结果对应地作为检测基准数据记录的数据作成工序，

在所述橡胶状物质检测工序中，用所述检测基准数据，检测与预备检测工序检测出的橡胶状物质在模拟通路上的附着程度对应的，橡胶状物质在橡胶状物质监视对象部的附着程度。

19.一种橡胶状物质检测方法，其特征在于，包含下述工序，即

在对燃烧装置提供燃料气体用的燃料气体供给通路上，连接将所述燃料气体的一部分作为气体试样使其流通用的检测通路的检测通路准备工序、

在该检测通路上，模拟所述燃料气体供给通路中位于与检测通路的分叉点的下游侧的橡胶状物质监视对象部的燃料气体通路，形成气体试样流通用的模拟通路的模拟通路形成工序、

在进行所述燃料气体的供给时，检测从所述气体试样产生的附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的预备检测工序、以及

在所述预备检测工序之前，在所述燃料气体的供给过程中，在一时间间隔检测从所述气体试样产生的，附着于模拟通路上的橡胶状物质的附着程度的第1校正检测工序、

与该第1校正检测工序的各检测同时，检测对应的所述橡胶状物质监视对象部的缺陷的第3校正检测工序、

将第1校正检测工序的检测结果和第2校正检测工序的检测结果对应地作为检测基准数据记录的数据作成工序、以及

根据在所述预备检测工序中检测出的橡胶状物质的附着程度，检测对应的所述橡胶状物质监视对象部的缺陷的缺陷检测工序。

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