CN102597462A - 燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

该燃气轮机(1)具备使用冷却空气对涡轮进行冷却的涡轮冷却结构(6)、在涡轮的上游侧对冷却空气进行除尘处理的过滤器(62)。而且,燃气轮机具备向过滤器供给冷却空气的供给配管(631-634)、在比过滤器靠上游从该供给配管分支的分支配管(635)、算出或推定冷却空气中的灰尘的流通量的机构。在该燃气轮机中,在涡轮起动时,关闭供给配管而打开分支配管。并且,在冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下时,打开供给配管而关闭分支配管。

Description

燃气轮机
技术领域
本发明涉及燃气轮机,更详细而言,涉及一种通过防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态、来确保过滤器的除尘处理性能而能够适当地保护涡轮的燃气轮机。
背景技术
一般的燃气轮机具备使用冷却空气来对涡轮进行冷却的结构(涡轮冷却结构)。这里,在涡轮的冷却空气中包含较多的灰尘(例如,尘埃或锈)。因此,在涡轮冷却结构中,在涡轮的上游侧配置过滤器,使用该过滤器进行冷却空气的除尘处理。由此,能抑制灰尘向涡轮的流入量。作为采用上述结构的现有的燃气轮机,已知有专利文献1所记载的技术。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平5-179993号公报
发明内容
本发明目的在于提供一种通过防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态、来确保过滤器的除尘处理性能而能够适当地保护涡轮的燃气轮机。
为了实现上述目的,本发明的燃气轮机具备:使用冷却空气对涡轮进行冷却的涡轮冷却结构;在所述涡轮的上游侧对所述冷却空气进行除尘处理的过滤器,所述燃气轮机的特征在于,具备向所述过滤器供给所述冷却空气的供给配管、在比所述过滤器靠上游从所述供给配管分支的分支配管、算出或推定所述冷却空气中的灰尘的流通量的机构,并且,在涡轮起动时,关闭所述供给配管而打开所述分支配管,并且在所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下时,打开所述供给配管而关闭所述分支配管。
另外,本发明的燃气轮机中,使用尘埃监控器来监控所述冷却空气中的灰尘的流通量,并且基于所述监控的结果来算出或推定所述冷却空气中的灰尘的流通量。
另外,本发明的燃气轮机中,在涡轮转速成为规定的阈值以上时,推定为所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下。
另外,本发明的燃气轮机中,在从涡轮起动开始之后经过了规定时间时,推定为所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下。
另外,本发明的燃气轮机中,在所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下时,所述冷却空气绕过所述过滤器而向所述涡轮供给。
另外,本发明的燃气轮机中,所述过滤器具有将灰尘从所述冷却空气离心分离或惯性分离而抽出无尘的冷却空气的结构,并将抽出的冷却空气向所述涡轮供给。
【发明效果】
在本发明的燃气轮机中,在涡轮起动刚开始之后,冷却空气不会经由分支配管旁通向过滤器供给,因此能防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态。而且,当冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下时,将冷却空气向过滤器供给。由此,能防止将有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态,因此具有能确保过滤器的除尘处理性能而适当地确保涡轮的优点。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的燃气轮机的结构图。
图2是表示图1所记载的燃气轮机的涡轮冷却结构的过滤器的示意图。
图3是表示图1所记载的燃气轮机的作用的流程图。
图4是表示图1所记载的燃气轮机的作用的时序图。
图5是表示图1所记载的燃气轮机的变形例的结构图。
图6是表示图5所记载的燃气轮机的作用的流程图。
图7是表示图5所记载的燃气轮机的作用的说明图。
图8是表示图5所记载的燃气轮机的变形例的结构图。
图9是表示图8所记载的燃气轮机的过滤器的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明本发明。需要说明的是,并未通过该实施方式来限定本发明。而且,该实施方式的结构要素包括维持本发明的同一性,能够置换且置换自明的要素。而且,本实施方式所记载的多个变形例在本领域技术人员自明的范围内可以任意组合。
[燃气轮机]
图1是表示本发明的实施方式的燃气轮机的结构图。燃气轮机1具有压缩机2、燃烧器3、涡轮4。在该燃气轮机1中,首先,压缩机2对从空气取入口取入的空气进行压缩而生成压缩空气。接着,燃烧器3向该压缩空气喷射燃料而产生高温·高压的燃烧气体。接着,涡轮4将该燃烧气体的热能转换成转子5的旋转能量而产生驱动力。然后,将该驱动力向与转子5连结的发电机(未图示)等传递。
[涡轮冷却结构]
另外,燃气轮机1具有使用冷却空气对涡轮4进行冷却的涡轮冷却结构6(参照图1)。该涡轮冷却结构6具有冷却器61和过滤器62,并将它们经由供给配管(冷却空气的供给流路)631~634连接而构成。冷却器61是对通过的空气进行冷却的装置,例如,采用水冷式的结构。该冷却器61的入口部经由供给配管631而与压缩机2的下游侧连接。过滤器62是具有将灰尘从空气分离而抽出无尘的一部分的空气的结构(离心分离结构或惯性除尘结构)的装置(参照图2)。该过滤器62的入口部622经由供给配管632而与冷却器61的出口部连接。而且,过滤器62的一方的出口部经由供给配管633而与涡轮4的冷却通路(未图示)连接,另一方的出口部经由供给配管634而与燃气轮机1的机舱(未图示)连接。
在该涡轮冷却结构6中,将由压缩机2压缩后的高温高压的空气经由供给配管631向冷却器61导入。然后,该空气由冷却器61冷却而成为冷却空气。接着,将该冷却空气从冷却器61经由供给配管632向过滤器62供给。接着,利用该过滤器62,抽出除尘处理后的一部分的冷却空气(无尘的冷却空气),并将该冷却空气从过滤器62的一方的出口部经由供给配管633向涡轮4的冷却通路供给。而且,将其余的冷却空气(富有尘埃的冷却空气)从过滤器62的另一方的出口经由供给配管634向燃气轮机1的机舱还原。需要说明的是,涡轮4的冷却通路例如是形成于涡轮转子的冷却通路、形成于涡轮动静叶片的冷却通路等。
[过滤器的具体例]
图2是表示涡轮冷却结构6的过滤器62的示意图。例如,在该实施方式中,过滤器62具有将多个金属制元素621层叠而成的离心分离结构或惯性分离结构(参照图2)。具体而言,在耐压容器内,沿着耐压容器的轴向(空气通过的方向)层叠并配置有多个金属制元素621。而且,这些金属制元素621与耐压容器的入口部622及出口部624沿着耐压容器的轴向、呈直线性地连通。而且,从金属制元素621的内部引出了泄放部623。
在该过滤器62中,例如,在惯性分离结构的情况下,将空气从耐压容器的入口部622向内部导入时,一部分的空气由金属制元素621急剧地改变流动的方向,仅将惯性力强的尘埃从泄放部623排出。此时,空气中的灰尘被离心分离而抽出无尘的空气(空气的除尘处理)。然后,将该无尘的空气从泄放部623经由供给配管633向涡轮4的冷却通路供给。另一方面,使其余的空气(富有尘埃的空气)直线性地通过金属制元素621而从耐压容器的出口部624排出。并且,将该富有尘埃的空气从出口部624经由供给配管634向燃气轮机1的机舱还原。
需要说明的是,该过滤器62在涡轮稳态运转时,相对于通过的空气量而能够抽出5%~10%的无尘的空气。而且,将由金属制元素621捕获的灰尘直接从耐压容器的出口部624排出,由此能进行过滤器62(金属制元素621)的自动清洗。
[涡轮起动时的除尘控制]
涡轮的冷却空气含有较多的灰尘(例如,尘埃或锈)。因此,在涡轮冷却结构中,如上述那样使用过滤器进行冷却空气的除尘处理。由此,抑制灰尘向涡轮的流入量。
这里,因定期维护等而燃气轮机长时间停止(例如,停止一周~几周)的情况下,在涡轮的再起动时,冷却空气会流通有大量的灰尘。例如,在一般的燃气轮机中,涡轮冷却结构的配管为钢制,因此当燃气轮机长时间停止时,该配管会产生大量的锈。并且,在涡轮起动时,这大量的锈成为灰尘而与冷却空气一起向配管流通。
然而,当所述含有大量的灰尘的冷却空气向过滤器流入时,过滤器的除尘性能(将灰尘离心分离的性能)可能发生不足而导致灰尘流入涡轮。
因此,在该燃气轮机1中,为了确保涡轮起动时的过滤器62的除尘性能,而采用以下的结构(参照图1)。
首先,涡轮冷却结构6具有在比过滤器62靠上游从过滤器62侧的供给配管632分支的分支配管(旁通管线)635。在该实施方式中,具有将冷却器61与过滤器62连接的供给配管632,并从该供给配管632的中途分支出分支配管635。过滤器62侧的供给配管632和该分支配管635通过在供给配管632及分支配管635上分别设置的开闭阀641、642来开闭。而且,在分支配管635上配置有集尘装置65。该集尘装置65是捕获空气中的灰尘的装置,例如由旋风除尘器、过滤器等构成。
另外,设有控制系统7。该控制系统7具有控制装置71和各种传感器721、722。控制装置71例如由ECU(Electronic Control Unit)构成。各种传感器721、722包括例如检测涡轮4的转速的转速传感器721、配置在冷却空气的流路上而监控冷却空气中的灰尘的流通量的尘埃监控器722等。在该控制系统7中,控制装置71基于各种传感器721、722的输出值来控制供给配管632及分支配管635的开闭阀641、642的开闭动作,由此进行后述的除尘控制。
图3及图4是表示图1所记载的燃气轮机的作用的流程图(图3)及时序图(图4)。在该燃气轮机1中,在涡轮起动时,进行如下的除尘控制。
首先,当燃气轮机1起动开始时(t=t1)(步骤ST1),将供给配管632侧的第一开闭阀641关闭,并将分支配管635侧的第二开闭阀642打开(步骤ST2)(参照图1、图3及图4)。在该状态下,来自压缩机2的冷却空气通过冷却器61向分支配管635侧流动。该涡轮起动时的冷却空气含有大量的灰尘(尤其是燃气轮机1的长时间停止后的再起动时大量产生的配管的锈)。这大量的灰尘由分支配管635的集尘装置65捕获回收。此时,由于过滤器62侧的供给配管632处于关闭状态,所以不会向过滤器62供给冷却空气。因此,能防止该大量的灰尘向过滤器62进而向涡轮4流入的事态。需要说明的是,通过了集尘装置65后的冷却空气由于压力下降,而直接向大气排出(吹出)。
需要说明的是,步骤ST2既可以在燃气轮机1的起动开始时(t=t1)的同时进行,也可以先于燃气轮机1的起动开始时(t=t1)预先进行。
接下来,算出或推定冷却空气中的灰尘的流通量(步骤ST3)。例如,在该实施方式中,控制装置71使用尘埃监控器722来监控冷却空气中的灰尘的流通量,并基于该监控结果,算出或推定冷却空气中的灰尘的流通量。
接下来,判定冷却空气中的灰尘的流通量是否成为规定的阈值k1以下(步骤ST4)。阈值k1以能够充分确保过滤器62的处理能力的灰尘的流通量为基准设定。在该步骤ST4中,在作出肯定判定时,向步骤ST5前进,在作出否定判定时,反复进行步骤ST4。
接下来,将供给配管632侧的第一开闭阀641打开,并将分支配管635侧的第二开闭阀642关闭(t=t2)(步骤ST5)。即,当冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下时,打开供给配管632而关闭分支配管635。在该状态下,来自压缩机2的冷却空气通过冷却器61向过滤器62供给。并且,利用过滤器62对冷却空气进行除尘处理而抽出无尘的冷却空气。然后,将该无尘的冷却空气经由供给配管633向涡轮4的冷却通路供给,进行涡轮的冷却。而且,将其余的空气(富有尘埃的空气)经由供给配管634向燃气轮机1的机舱还原。
在图4(d)中,单点划线表示燃气轮机1的长时间停止后的再起动时产生的冷却空气中的灰尘的流通量,实线表示上述的除尘控制(参照图3)的执行时向过滤器62供给的冷却空气中的灰尘的流通量。如该图所示,燃气轮机1的再起动时产生的灰尘在涡轮起动刚开始之后的流通量达到峰值,然后的几分钟左右逐渐减少,收敛在过滤器62的处理能力的范围内。并且,在燃气轮机1稳态运转的时刻(t=t3),冷却空气中的灰尘大概减少,收敛成稳定值。
在该燃气轮机1的除尘控制中,在涡轮起动刚开始之后(t=t1~t2),冷却空气未通过分支配管635进行旁通向过滤器62供给,因此能防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器62供给的事态(参照图4)。而且,当冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下时(t=t2~),将冷却空气向过滤器62供给。此时,阈值k1以能够充分确保过滤器62的处理能力的灰尘的流通量为基准设定。因此,能防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态,因此能适当地确保过滤器62的除尘处理性能。由此,能减少途经过滤器而向涡轮流入的灰尘的量,因此能够适当地保护涡轮4免于遭受冷却水中的灰尘。需要说明的是,在涡轮起动时,由于缺乏对涡轮4进行冷却的必要性,因此即便通过上述的除尘控制将向涡轮4的冷却空气切断也不易发生问题。
需要说明的是,在该实施方式中,尘埃监控器722在将冷却器61与过滤器62连接的供给配管632上配置在比供给配管632与分支配管635的分支点靠上游侧(参照图1)。然而,并未限定于此,尘埃监控器722在分支配管635上也可以配置在比分支配管635与供给配管632的分支点靠下游侧(未图示)。即使形成为上述结构,也能够使用尘埃监控器722来监控冷却空气中的灰尘的流通量。
[冷却空气中的灰尘的流通量的取得]
如上所述,在本实施方式中,(1)控制装置71使用尘埃监控器722来监控冷却空气中的灰尘的流通量,并基于该监控结果来算出或推定冷却空气中的灰尘的流通量(步骤ST3)(参照图1及图3)。在上述结构中,由于通过尘埃监控器722能够直接取得冷却空气中的灰尘的流通量,因此能够高精度地算出或推定灰尘的流通量,在这一点上优选。
然而,并不局限于此,(2)控制装置71也可以取得涡轮转速,并在该涡轮转速成为规定的阈值以上时,推定为冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下(步骤ST4)(未图示)。涡轮转速作为转速传感器721的输出值而被取得。而且,涡轮转速与冷却空气中的灰尘的流通量的关系作为事前试验的结果而被取得。在上述结构中,与使用尘埃监控器722的结构(参照图1)相比,能够简便地取得冷却空气中的灰尘的流通量。由此,能够简便地实施燃气轮机1的除尘控制。需要说明的是,在一般的燃气轮机中,在涡轮转速成为100%之前,冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下。
另外,并不局限于此,(3)控制装置71也可以在涡轮起动开始之后经过了规定时间时,推定为冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下(步骤ST4)(未图示)。从涡轮起动开始之后的经过时间例如使用内置于控制装置71的计时器(未图示)取得。而且,从涡轮起动开始之后的经过时间与冷却空气中的灰尘的流通量的关系作为事前试验的结果而被取得。在上述结构中,与使用尘埃监控器722的结构(参照图1)相比,能够简便地取得冷却空气中的灰尘的流通量。由此,能够简便地实施燃气轮机1的除尘控制。
[变形例1]
图5是表示图1所记载的燃气轮机的变形例的结构图。图6及图7是表示图5所记载的燃气轮机的作用的流程图(图6)及说明图(图7)。在这些图中,对与图1记载的燃气轮机1相同的结构要素标注相同符号,省略其说明。
该燃气轮机1与图1的结构相比,在具备绕过过滤器62而与涡轮4连接的旁通配管637的点上不同。具体而言,存在与涡轮4连接的供给配管633,并设有:使由过滤器62抽出的无尘的冷却空气向该涡轮4侧的供给配管633流动的过滤器配管636;从过滤器62的上游侧绕过过滤器62而与涡轮4侧的供给配管633连接的旁通配管637。而且,在这些过滤器配管636及旁通配管637上分别设有第三开闭阀643及第四开闭阀644。并且,控制装置71通过使这些开闭阀643、644进行开闭动作,而对过滤器62抽出的无尘的冷却空气(通过第三开闭阀643的冷却空气)和绕过过滤器62的冷却空气(通过第四开闭阀644的冷却空气)进行切换,向涡轮4供给。
在该燃气轮机1中,在涡轮起动开始时(t=t1)(步骤ST1)的初始状态下,过滤器配管636的第三开闭阀643处于打开状态,而且,旁通配管637侧的第四开闭阀644处于关闭状态(步骤ST21)(参照图5~图7)。
冷却空气中的灰尘的流通量在涡轮起动刚开始之后成为峰值(参照图7(f))。因此,在涡轮起动时,使用分支配管635使冷却空气旁通,而停止冷却空气向过滤器62侧的供给(步骤ST1~ST5)(参照图5)。由此,能防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态,因此能确保过滤器62的除尘处理性能而适当地保护涡轮4。
然后,冷却空气中的灰尘的流通量随着时间的经过而逐渐减少,逐渐接近稳定值(大气水平的数值)(参照图7(f))。
因此,在涡轮4成为了稳态运转状态之后,判定冷却空气中的灰尘的流通量是否成为规定的阈值k2以下(步骤ST6)。阈值k2是比阈值k1小的值,以无需利用过滤器62进行冷却空气的除尘处理的程度的灰尘的流通量(例如,大气水平的灰尘的流通量)为基准设定。在该步骤ST6中,当作出肯定判定时,向步骤ST7前进,当作出否定判定时,反复进行步骤ST6。
接下来,将过滤器配管636侧的第三开闭阀643关闭,并将旁通配管637侧的第三开闭阀644打开(t=t4)(步骤ST7)。即,当冷却空气中的灰尘的流通量充分减小而成为规定的阈值k2以下时,关闭过滤器配管636而打开旁通配管637。在该状态下,来自压缩机2的冷却空气绕过过滤器62而向涡轮4直接供给。由此,能避免过滤器62的冷却空气的压力损失,因此涡轮4的冷却效率提高。而且,此时,向涡轮4供给的冷却空气由于灰尘的流通量非常小(阈值k2以下),因此不会妨碍涡轮4的运转。
需要说明的是,在图5所示的结构中,尘埃监控器722在将冷却器61与过滤器62连接的供给配管632上配置在比供给配管632与分支配管635的分支点靠上游侧。可是,并不局限于此,也可以将一对尘埃监控器分别配置在分支配管635上的与供给配管632的分支点的下游侧、及供给配管632上的与分支配管635的分支点的下游侧(未图示)。即使形成为上述结构,也能够使用尘埃监控器722来监控冷却空气中的灰尘的流通量。
[变形例2]
图8是表示图5所记载的燃气轮机的变形例的结构图。图9是表示图8所记载的燃气轮机的过滤器的示意图。在这些图中,对与图1记载的燃气轮机1及图2记载的过滤器62相同的结构要素标注相同符号,省略其说明。
在该燃气轮机1中,与图5所记载的结构相比,在过滤器62具有分离结构的点上不同(参照图8及图9)。例如,在该实施方式中,过滤器62被分割为前段部62a和后段部62b。而且,前段部62a的泄放部623a与涡轮4侧的供给配管633经由过滤器配管636a连接,并且,后段部62b的泄放部623b与涡轮4侧的供给配管633经由过滤器配管636b连接。而且,在所述过滤器配管636a、636b设有开闭阀643a、643b。并且,控制装置71通过使所述开闭阀643a、643b进行开闭动作,而能够切换使用过滤器62的整体(前段部62a及后段部62b)进行除尘处理的结构和仅使用过滤器62的前段部62a进行除尘处理的结构。具体而言,在打开双方的开闭阀643a、643b时,使用过滤器62的整体进行除尘处理。而且,在打开前段部62a的开闭阀643a并关闭后段部62b的开闭阀643b时,仅使用过滤器62的前段部62a进行除尘处理。
这里,在具有离心分离结构或惯性分离结构的过滤器62中,通过的冷却空气的流速越快而其除尘效率越提高。因此,若通过的冷却空气的流速恒定,则与使用过滤器62的整体进行除尘处理的情况相比,仅使用过滤器62的前段部62a进行除尘处理的情况的除尘效率高。
在使用了上述过滤器62的结构中,优选根据冷却空气中的灰尘的流通量,来切换使用过滤器62的整体进行除尘处理的结构和仅使用过滤器62的前段部62a进行除尘处理的结构。例如,使用尘埃监控器722来取得冷却空气中的灰尘的流通量,在灰尘的流通量小于规定的阈值时,使用过滤器62的整体进行除尘处理。而且,在灰尘的流通量为规定的阈值以上时,仅使用过滤器62的前段部62a进行除尘处理。在后者的情况下,通过过滤器62(前段部62a)的冷却空气的流速增加,过滤器62的除尘处理性能提高,在这一点上优选。
[效果]
如以上说明那样,在该燃气轮机1中,具备:向过滤器62供给冷却空气的供给配管632;在比过滤器62靠上游从该供给配管632分支的分支配管635;算出或推定冷却空气中的灰尘的流通量的机构(控制装置71及各种传感器721、722)(参照图1)。并且,在涡轮起动时,关闭过滤器62侧的供给配管632而打开分支配管635,并且在冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下时,打开过滤器62侧的供给配管632而关闭分支配管635(参照图3及图4)。在上述结构中,在涡轮起动刚开始(t=t1)之后,冷却空气不会经由分支配管635旁通而向过滤器62供给,因此能防止含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器62供给的事态(参照图4)。而且,当冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k1以下时(t=t2~),将冷却空气向过滤器62供给。由此,能防止将含有过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态,因此具有确保过滤器62的除尘处理性能而适当地保护涡轮4的优点。
另外,在该燃气轮机1中,优选使用尘埃监控器722来监控冷却空气中的灰尘的流通量,并基于该监控的结果来算出或推定冷却空气中的灰尘的流通量(步骤ST3)(参照图1及图3)。在上述结构中,由于通过尘埃监控器722能够直接取得冷却空气中的灰尘的流通量,因此具有能够高精度地算出或推定灰尘的流通量的优点。
另外,在该燃气轮机1中,可以在涡轮转速成为规定的阈值以上时,推定为冷却空气中的灰尘的流通量成为了规定的阈值k1以下(步骤ST3)。在上述结构中,与使用尘埃监控器722的结构(参照图1)相比,能够简便地取得冷却空气中的灰尘的流通量。由此,具有能够简便地实施燃气轮机1的除尘控制的优点。
另外,在该燃气轮机1中,可以在从涡轮起动开始之后经过了规定时间时,推定为冷却空气中的灰尘的流通量成为了规定的阈值k1以下(步骤ST4)。在上述结构中,与使用尘埃监控器722的结构(参照图1)相比,能够简便地取得冷却空气中的灰尘的流通量。由此,能够简便地实施燃气轮机1的除尘控制。
另外,在该燃气轮机1中,优选当冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值k2以下时,使冷却空气绕过过滤器62而向涡轮4供给(参照图5~图7)。在上述结构中,来自压缩机2的冷却空气绕过过滤器62而向涡轮4直接供给。由此,能避免过滤器中的冷却空气的压力损失,因此具有涡轮4的冷却效率提高的优点。而且,此时,向涡轮4供给的冷却空气由于灰尘的流通量非常小(阈值k2以下),因此不会妨碍涡轮4的运转。
【工业实用性】
如以上所述,本发明的燃气轮机通过防止将包含过量的灰尘的冷却空气向过滤器供给的事态,在确保过滤器的除尘处理性能而能够适当地保护涡轮的点上有用。
【符号说明】
1燃气轮机
2压缩机
3燃烧器
4涡轮
5转子
6涡轮冷却结构
61冷却器
62过滤器
621金属制元素
622入口部
623泄放部
624出口部
631~634供给配管
636a过滤器配管
636b过滤器配管
636a过滤器配管
635分支配管
636过滤器配管
637旁通配管
641第一开闭阀
642第二开闭阀
643第三开闭阀
644第四开闭阀
65集尘装置
7控制系统
71控制装置
721转速传感器
722尘埃监控器

Claims (6)

1.一种燃气轮机,其具备:使用冷却空气对涡轮进行冷却的涡轮冷却结构;在所述涡轮的上游侧对所述冷却空气进行除尘处理的过滤器,所述燃气轮机的特征在于,
具备向所述过滤器供给所述冷却空气的供给配管、在比所述过滤器靠上游从所述供给配管分支的分支配管、算出或推定所述冷却空气中的灰尘的流通量的机构,
在涡轮起动时,关闭所述供给配管而打开所述分支配管,并且在所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下时,打开所述供给配管而关闭所述分支配管。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机,其中,
使用尘埃监控器来监控所述冷却空气中的灰尘的流通量,并且基于所述监控的结果来算出或推定所述冷却空气中的灰尘的流通量。
3.根据权利要求1所述的燃气轮机,其中,
在涡轮转速成为规定的阈值以上时,推定为所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机,其中,
在从涡轮起动开始之后经过了规定时间时,推定为所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的燃气轮机,其中,
在所述冷却空气中的灰尘的流通量成为规定的阈值以下时,所述冷却空气绕过所述过滤器而向所述涡轮供给。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的燃气轮机,其中,
所述过滤器具有将灰尘从所述冷却空气离心分离或惯性分离而抽出无尘的冷却空气的结构,并将抽出的冷却空气向所述涡轮供给。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105899783A (zh) * 2014-01-27 2016-08-24 三菱日立电力系统株式会社 燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法
CN114183247A (zh) * 2021-12-13 2022-03-15 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种灵活自适应高效排尘燃气轮机进气过滤系统及过滤方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101933585B1 (ko) * 2012-07-25 2018-12-28 한화에어로스페이스 주식회사 가스 터빈 장치
US9810079B2 (en) * 2013-03-15 2017-11-07 General Electric Company Cyclonic dirt separating turbine accelerator
US10227930B2 (en) * 2016-03-28 2019-03-12 General Electric Company Compressor bleed systems in turbomachines and methods of extracting compressor airflow
US10294823B2 (en) * 2016-05-23 2019-05-21 United Technologies Corporation Dirt evacuation devices
JP6726393B2 (ja) * 2017-02-24 2020-07-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
EP3910178A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-17 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine with filter unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05179993A (ja) * 1991-03-19 1993-07-20 Hitachi Ltd ガスタービンの冷却空気制御方法及びその装置
WO1998054452A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenanlage
CN1310292A (zh) * 2000-02-25 2001-08-29 株式会社日立制作所 燃气透平
US6792762B1 (en) * 1999-11-10 2004-09-21 Hitachi, Ltd. Gas turbine equipment and gas turbine cooling method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643811B2 (ja) * 1985-07-29 1994-06-08 株式会社日立製作所 ガスタービンのホットパーツ冷却方法
US5185997A (en) * 1990-01-30 1993-02-16 Hitachi, Ltd. Gas turbine system
US5121599A (en) 1991-02-21 1992-06-16 United Technologies Corporation Oil filtration system and method
US6698180B2 (en) * 2001-08-01 2004-03-02 Rolls-Royce Corporation Particle separator for a turbine engine
JP2006329071A (ja) 2005-05-26 2006-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
US7871237B2 (en) * 2006-07-07 2011-01-18 Siemens Energy, Inc. Method and apparatus for monitoring particles in a gas turbine working fluid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05179993A (ja) * 1991-03-19 1993-07-20 Hitachi Ltd ガスタービンの冷却空気制御方法及びその装置
WO1998054452A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenanlage
US6792762B1 (en) * 1999-11-10 2004-09-21 Hitachi, Ltd. Gas turbine equipment and gas turbine cooling method
CN1310292A (zh) * 2000-02-25 2001-08-29 株式会社日立制作所 燃气透平

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105899783A (zh) * 2014-01-27 2016-08-24 三菱日立电力系统株式会社 燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法
CN105899783B (zh) * 2014-01-27 2017-12-08 三菱日立电力系统株式会社 燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法
KR101867199B1 (ko) * 2014-01-27 2018-06-12 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법
US10352249B2 (en) 2014-01-27 2019-07-16 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine power generation equipment, and device and method for drying gas turbine cooling air system
CN114183247A (zh) * 2021-12-13 2022-03-15 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种灵活自适应高效排尘燃气轮机进气过滤系统及过滤方法
CN114183247B (zh) * 2021-12-13 2023-12-08 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种灵活自适应高效排尘燃气轮机进气过滤系统及过滤方法

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