CN107709734A - 燃气轮机的启动方法以及装置 - Google Patents

Abstract

对于燃气轮机的启动方法以及装置，设有将从压缩机(11)的低压抽气室(25a)、中压抽气室(25b)以及高压抽气室(25c)抽出的压缩空气作为冷却空气向涡轮机(13)进行供给的低压抽气流路(41)、中压抽气流路(42)以及高压抽气流路(43)，设有将低压抽气流路(41)、中压抽气流路(42)以及高压抽气流路(43)的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气的低压排气流路(44)、中压排气流路(45)以及高压排气流路(46)，在低压排气流路(44)、中压排气流路(45)以及高压排气流路(46)分别设有低压排气阀(47)、中压排气阀(48)以及高压排气阀(49)，在燃气轮机(10)启动时，在燃气轮机(10)的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开高压排气阀(49)。

Description

燃气轮机的启动方法以及装置

技术领域

本发明涉及一种具有压缩机、燃烧器以及涡轮机的燃气轮机的启动方法以及装置。

背景技术

一般的燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机。然后，从空气吸入口吸入的空气通过压缩机被压缩，由此成为高温/高压的压缩空气，由燃烧器对该压缩空气供给燃料，使其燃烧，由此得到高温/高压的燃烧气体(工作流体)，利用该燃烧气体驱动涡轮机，对连结于该涡轮机的发电机进行驱动。

在启动燃气轮机时，通过启动用马达使转子驱动旋转，对压缩机进行驱动，由此确保压缩空气。在通过该压缩机生成压缩空气时，动叶的负荷增大，发生旋转失速。当发生旋转失速时，有时会同时发生效率降低、叶片振动、轴振动。

作为防止燃气轮机的旋转失速的方法，例如有下述专利文献1所述的方法。专利文献1所述的燃气轮机的启动方法是，在燃气轮机启动时，打开设置在抽气配管的阀，从喷射喷嘴对动叶或者静叶喷射从抽气配管抽出的压缩空气，由此来抑制启动时的旋转失速的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-207623号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述以往的燃气轮机的启动方法中，存在以下问题：需要用于对动叶或者静叶喷射压缩空气的喷射喷嘴，在构造变得复杂的同时，制造成本也会增加。

本发明是解决上述问题的发明，其目的在于，提供一种抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机的燃气轮机的启动方法以及装置。

技术方案

用于实现上述目的的本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、第二抽气室以及第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，所述燃气轮机设有：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气，在所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路分别设有第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，在所述燃气轮机中，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第三排气阀。

因此，在燃气轮机启动时，例如通过启动用马达驱动压缩机，由此对空气进行压缩，压缩空气向燃烧器侧流动，但在此时，压缩机的动叶的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。因此，在燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开第三排气阀，将从第三抽气室抽出并在第三抽气流路流动的压缩空气通过第三排气流路向涡轮机排气系统进行排气。于是，动叶的负荷减小，旋转失速的发生被抑制，能够改善燃气轮机的启动特性。其结果是，会抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，所述第一抽气室设置成对应于所述压缩机的前级至30％～45％的范围的级数，所述第二抽气室设置成对应于前级至55％～70％的范围的级数，所述第三抽气室设置成对应于前级至75％～95％的范围的级数。

因此，通过将各抽气室设于压缩机的各级的适当范围，能够减小动叶的负荷，能够抑制旋转失速的发生，能够改善燃气轮机的启动特性。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

因此，在燃气轮机启动时，在燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，由于不仅打开第三排气阀，还打开第一排气阀和第二排气阀，因此，能够在压缩机的整个区域减小动叶的负荷，能够抑制旋转失速的发生，能够改善燃气轮机的启动特性。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，在所述燃气轮机启动时，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

因此，在燃气轮机启动时打开第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，由此，在燃气轮机的启动中途不需要开阀操作，能够简化控制，提高操作性。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，将打开所述第三排气阀时的开度设定为比打开所述第一排气阀以及所述第二排气阀时的开度小。

因此，第三排气阀的开度比第一排气阀以及第二排气阀的开度小，因此能够抑制加压至高压的压缩空气的损失，能够抑制燃气轮机效率的下降。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，如果所述燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则关闭所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

因此，如果燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则通过关闭各排气阀，能够确保充分的压缩空气量，能够提前实施额定运转。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，如果所述燃气轮机的转速达到预先设定的规定的第一转速，则关闭所述第三排气阀。

因此，如果燃气轮机的转速达到第一转速，则首先关闭第三排气阀，由此能够停止加压至高压的压缩空气的抽气，能够提前实施额定运转。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，如果所述燃气轮机的转速达到比所述第一转速高的预先设定的规定的第二转速，则关闭所述第一排气阀，如果所述燃气轮机的转速达到比所述第二转速高的预先设定的规定的第三转速，则关闭所述第二排气阀。

因此，如果燃气轮机的转速达到第二转速，则接下来关闭第一排气阀，如果燃气轮机的转速达到第三转速，则接下来关闭第二排气阀，由此能够依次停止压缩空气的抽气，能够提前实施额定运转。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，如果所述燃气轮机的转速达到比所述第一转速低的预先设定的规定的第四转速，则减小所述第三排气阀的开度，如果所述燃气轮机的转速达到所述第一转速，则关闭所述第三排气阀。

因此，如果燃气轮机的转速达到第四转速，则减小第三排气阀的开度，如果达到第一转速则关闭第三排气阀，由此能够抑制加压至高压的压缩空气的损失，能够抑制燃气轮机效率的下降。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，所述燃气轮机启动时的所述第三排气阀的开度的上限值根据所述涡轮机的入口气体温度或者出口气体温度来设定。

因此，根据涡轮机的入口气体温度或者出口气体温度来设定第三排气阀的开度，由此能够防止温度上升至压缩机的耐热温度以上，能够确保安全性。

本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，所述燃气轮机启动时的所述第三排气阀的开度的下限值根据所述压缩机的压缩空气的压力来设定。

因此，根据压缩机的压缩空气的压力来设定第三排气阀的开度，由此，能够抑制旋转失速，另一方面，能够抑制不必要的压缩空气的损失。

此外，本发明的燃气轮机的启动方法的特征在于，燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，所述燃气轮机设有：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气，在所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路分别设有第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，在所述燃气轮机中，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，增大所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀的开度，如果所述燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则减小所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀的开度。

因此，在燃气轮机启动时，例如通过启动用马达驱动压缩机，由此对空气进行压缩，压缩空气向燃烧器侧流动，但在此时，压缩机的动叶的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。因此，在燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，增大排气阀的开度，如果燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则减小排气阀的开度。于是，动叶的负荷减小，旋转失速的发生被抑制，能够改善燃气轮机的启动特性。其结果是，能够抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机。

此外，本发明的燃气轮机的启动装置的特征在于，燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，所述启动装置设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、第二抽气室以及第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，所述启动装置具备：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气；第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，分别设于所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路；以及控制装置，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第三排气阀。

因此，在燃气轮机启动时，在燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前打开第三排气阀，因此，动叶的负荷减小，旋转失速的发生被抑制，能够改善燃气轮机的启动特性。其结果是，能够抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机。

发明效果

根据本发明的燃气轮机的启动方法以及装置，在燃气轮机启动时，在燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前打开排气阀，因此，能够抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机。

附图说明

图1是表示本实施方式的燃气轮机的概略构成图。

图2是表示本实施方式的燃气轮机的抽气配管的概略图。

图3是表示在燃气轮机启动时的排气阀的开度的图表。

图4是表示在燃气轮机启动时的排气阀的开度的变形例的图表。

图5是表示在燃气轮机启动时的排气阀的开度的变形例的图表。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的燃气轮机的启动方法以及装置的优选实施方式。需要说明的是，本发明并不受该实施方式的限定，此外，在具有多个实施方式的情况下，也包含对各实施方式进行组合而构成的方式。

图1是表示本实施方式的燃气轮机的概略构成图。

在本实施方式中，如图1所示，燃气轮机10包括压缩机11、燃烧器12以及涡轮机13。该燃气轮机10在同轴上连结有未图示的发电机，能够发电。

压缩机11具有吸入空气的空气吸入口20，在压缩机机室21内配设有入口导叶(IGV：Inlet Guide Vane)22，并且多个静叶23和动叶24在前后方向(后述的转子32的轴向)上交替地配设而成，在其外侧设有抽气室25。燃烧器12对通过压缩机11被压缩的压缩空气供给燃料，并进行点火，由此能够燃烧。在涡轮机13中，在涡轮机机室26内在前后方向(后述的转子32的轴向)上交替地配设有多个静叶27和动叶28。在该涡轮机机室26的下游侧，隔着排气机室29配设有排气室30，排气室30具有连接于涡轮机13的排气扩压器31。

此外，以贯通压缩机11、燃烧器12、涡轮机13、排气室30的中心部的方式存在转子(旋转轴)32。转子32的压缩机11侧的端部通过轴承部33被旋转自如地支承，另一方面，排气室30侧的端部通过轴承部34被旋转自如地支承。然后，该转子32在压缩机11重叠固定多个装接有各动叶24的盘，在涡轮机13重叠固定多个装接有各动叶28的盘，排气室30侧的端部连结有未图示的发电机的驱动轴。

然后，在该燃气轮机10中，压缩机11的压缩机机室21由腿部35支承，涡轮机13的涡轮机机室26由腿部36支承，排气室30由腿部37支承。

因此，从压缩机11的空气吸入口20被吸入的空气穿过入口导叶22、多个静叶23和动叶24被压缩，由此变为高温/高压的压缩空气。在燃烧器12中，对该压缩空气供给规定的燃料，进行燃烧。然后，在该燃烧器12中生成的作为工作流体的高温/高压的燃烧气体，穿过构成涡轮机13的多个静叶27和动叶28，由此对转子32进行驱动旋转，驱动连结于该转子32的发电机。另一方面，驱动了涡轮机13的燃烧气体作为废气向大气排放。

在这样构成的燃气轮机10中，如图2所示，从压缩机11抽出的一部分压缩空气作为冷却空气向涡轮机13进行供给，对该涡轮机13进行冷却。即，将从压缩机11的抽气室25(25a、25b、25c)抽出的冷却空气(压缩空气)向涡轮机13的涡轮机机室26供给，对静叶27、支承该静叶27的构成零件等进行冷却。

压缩机机室21设有低压抽气室(第一抽气室)25a、中压抽气室(第二抽气室)25b、以及高压抽气室(第三抽气室)25c。低压抽气流路(第一抽气流路)41的一端部连结于低压抽气室25a，另一端部连结于涡轮机机室26的下游部。中压抽气流路(第二抽气流路)42的一端部连结于中压抽气室25b，另一端部连结于涡轮机机室26的中游部。高压抽气流路(第三抽气流路)43的一端部连结于高压抽气室25c，另一端部连结于涡轮机机室26的上游部。

在本实施方式中，压缩机11为十五级，在转子32的轴心方向上、十五个静叶23和十五个动叶24交替地配设而成，例如对应于第一级至第六级，设有低压抽气室25a，对应于第七级至第九级，设有中压抽气室25b，对应于第十级至第十二级，设有高压抽气室25c。

需要说明的是，本实施方式并不限于该构成。例如可以构成为，对应于比作为最终级的第十五级靠上游侧的第十一级至第十四级中的任一级，设有高压抽气室25c，该高压抽气室25c从第十一级至第十四级中的任一级的位置抽出压缩空气。此外，压缩机11并不限于十五级，也可以为十七级以上，例如在十七级的情况下，在转子32的轴心方向上、十七个静叶23和十七个动叶24交替地配设而成，例如，若对应于第一级至第六级设有低压抽气室25a，对应于第七级至第十一级设有中压抽气室25b，对应于第十二级至第十四级设有高压抽气室25c即可，若以相对于压缩机的总级数，所述低压抽气室25a对应于前级至30～45％的范围的级数，所述中压抽气室25b对应于前级至55～70％的范围的级数，所述高压抽气室25c对应于前级至75～95％的范围的级数的方式构成即可。

此外，低压排气流路(第一排气流路)44的一端部连结于低压抽气流路41的中途部，另一端部连结于排气室30(或者，排气管道)。中压排气流路(第二排气流路)45的一端部连结于中压抽气流路42的中途部，另一端部连结于排气室30(或者，排气管道)。高压排气流路(第三排气流路)46的一端部连结于高压抽气流路43的中途部，另一端部连结于排气室30(或者，排气管道)。然后，在低压排气流路44设有低压排气阀(第一排气阀)47，在中压排气流路45设有中压排气阀(第二排气阀)48，在高压排气流路46设有高压排气阀(第三排气阀)49。

因此，如果关闭低压排气阀47，则抽出至低压抽气室25a的低压的压缩空气穿过低压抽气流路41供给至涡轮机机室26的下游侧。另一方面，如果打开低压排气阀47，则抽出至低压抽气室25a的低压的压缩空气穿过低压排气流路44排出至排气室30。此外，如果关闭中压排气阀48，则抽出至中压抽气室25b的中压的压缩空气穿过中压抽气流路42供给至涡轮机机室26的中游侧。另一方面，如果打开中压排气阀48，则抽出至中压抽气室25b的中压的压缩空气穿过中压排气流路45排出至排气室30。此外，如果关闭高压排气阀49，则抽出至高压抽气室25c的高压的压缩空气穿过高压抽气流路43供给至涡轮机机室26的上游侧。另一方面，如果打开高压排气阀49，则抽出至高压抽气室25c的高压的压缩空气穿过高压排气流路46排出至排气室30。

低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49为流量调节阀，控制装置50能够对低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49进行开关控制，并且能够对其开度进行调整。需要说明的是，在不需要调整低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49的开度的情况下，可以为开关阀。

再者，在启动燃气轮机10时，通过启动用马达(例如，用作发电机的电动发电机)使转子32驱动旋转，对压缩机11进行驱动，由此确保压缩空气。在通过该压缩机11生成压缩空气时，动叶24的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。特别是，如果伴随燃气轮机10的高性能化而使压力比增高，则容易发生旋转失速。

因此，本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：在燃气轮机10启动时，在该燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开高压排气阀49。此外，本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：在燃气轮机10启动时，在该燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49。

本实施方式的燃气轮机的启动装置具有控制装置50，该控制装置50在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开(开度控制)低压排气阀47、中压排气阀48、以及高压排气阀49。在该情况下，控制装置50在燃气轮机10启动之前，打开低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49，通过启动用马达使转子32驱动旋转，对燃气轮机10进行启动。

然后，在燃气轮机10启动时的低压排气阀47和中压排气阀48的开度为全开(100％)或者在其附近的开度，高压排气阀49的开度比低压排气阀47以及中压排气阀48的开度小，例如为在半开(40％～50％)附近的开度。

此外，本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则关闭低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49。

具体而言，如果燃气轮机10(压缩机11)的转速达到预先设定的规定的第一转速，则关闭高压排气阀49。如果燃气轮机10的转速达到比第一转速高的预先设定的规定的第二转速，则关闭低压排气阀47，如果燃气轮机10的转速达到比第二转速高的预先设定的规定的第三转速，则关闭中压排气阀48。

该第一转速、第二转速以及第三转速，根据燃气轮机10的机型不同而进行变动，因此预先通过实验等进行设定。在该情况下，在燃气轮机10启动时的低压排气阀47和中压排气阀48的开度为，如上所述，在全开附近的开度，而在燃气轮机10启动时的高压排气阀49的开度根据涡轮机13的入口气体温度或者出口气体温度和压缩机11的压缩空气的压力来设定。

如果燃气轮机10启动、压缩机11的转速上升，则流入涡轮机13的燃烧气体(废气)的温度会上升，涡轮机13被加热。因此，需要对由压缩机11所生成的压缩空气的一部分进行抽气，作为冷却空气经由各抽气流路41、42、43向涡轮机13供给并进行冷却，高压排气阀49的开度会受限制。即，高压排气阀49的开度的上限值根据涡轮机13的入口气体温度(出口气体温度)来设定。就是说，以使涡轮机13的入口气体温度不会上升超过耐热温度的方式，来确定高压排气阀49的开度的上限值。

另一方面，如上所述，如果压缩机11的转速上升，则作用于动叶24的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。因此，需要通过对压缩机11的压缩空气进行抽气并排气来使压力降低，高压排气阀49的开度会受限制。即，高压排气阀49的开度的下限值根据压缩机11的压缩空气的压力来设定。就是说，以抑制在压缩机11发生旋转失速的方式，来确定高压排气阀49的开度的下限值。

在此，对燃气轮机10启动时由控制装置50对各排气阀47、48、49进行的开关控制进行具体说明。图3是表示燃气轮机启动时的排气阀的开度的图表。

如图3所示，在燃气轮机10启动时，低压排气阀47的开度A设定为V1，中压排气阀48的开度B设定为V2，高压排气阀49的开度C设定为V3，在该状态下通过启动用马达驱动压缩机11。此时，低压排气阀47和中压排气阀48的开度为全开(100％)附近，高压排气阀49的开度为半开(40％～50％)附近。

如果启动燃气轮机10，则压缩机11的转速上升，生成压缩空气，压缩空气的压力会增加。于是，动叶24的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。但是，在此，由于从压缩机11的低压侧、中压侧以及高压侧进行抽气，因此，特别会抑制高压侧的压力上升，会减轻作用于动叶24的负荷，会抑制旋转失速的发生。

在该情况下，在仅从压缩机11的低压侧和中压侧进行抽气的情况下，会抽出密度高的压缩空气，需要直径大的抽气流路(配管)41、42以及排气流路(配管)44、45。此外，由于从压缩机11的低压侧和中压侧抽出的压缩空气不是高压，因此与涡轮机13侧的差压小，难以调整抽气量，恐怕会对启动性造成不良影响。但是，在此，除了从压缩机11的低压侧和中压侧进行抽气以外，也从高压侧进行抽气，因此，能够抑制抽气流路(配管)41、42、43以及排气流路(配管)44、45、46的大径化、启动性的降低。能够减小晶闸管的容量。特别是，对压力最高而阻塞的最终级紧前面的压缩空气进行抽气，由此，能够有效地降低前方级侧的压力比，能够改善启动特性。

然后，如果启动燃气轮机10，则转速上升，如果达到第一转速N1，则关闭高压排气阀49。接着，如果燃气轮机10的转速上升达到第二转速N2，则关闭低压排气阀47。之后，如果燃气轮机10的转速上升达到第三转速，则关闭中压排气阀48。即，如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则按照高压排气阀49、低压排气阀47、中压排气阀48的顺序进行关闭。

需要说明的是，虽然根据燃气轮机10的转速，按照高压排气阀49、低压排气阀47、中压排气阀48的顺序进行关闭，但不限于该构成，图4以及图5是表示燃气轮机启动时的排气阀的开度的变形例的图表。

在该变形例中，根据燃气轮机10的转速，遍及规定期间减小低压排气阀47和中压排气阀48的开度，之后，关闭低压排气阀47和中压排气阀48。如图4所示，在燃气轮机10启动时，低压排气阀47的开度A设定为V1，中压排气阀48的开度B设定为V2，高压排气阀49的开度C设定为V3，在该状态下通过启动用马达驱动压缩机11。

然后，燃气轮机10的转速上升，如果达到第一转速N11，则关闭高压排气阀49。接着，燃气轮机10的转速上升，如果达到规定转速N12，则减小中压排气阀48的开度，如果达到规定转速N13，则减小低压排气阀47的开度。之后，燃气轮机10的转速上升，如果达到第二转速N14，则关闭低压排气阀47，如果达到第三转速N15，则关闭中压排气阀48。即，如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则在关闭高压排气阀49的同时，减小低压排气阀47和中压排气阀48的开度，由此能够减少来自压缩机11的抽气量，使压缩空气迅速地压力上升。

此外，在该变形例中，如果燃气轮机10的转速达到比第一转速低的预先设定的规定的第四转速，则减小高压排气阀49的开度，如果燃气轮机10的转速达到第一转速，则关闭高压排气阀49。如图5所示，在燃气轮机10启动时，低压排气阀47的开度A设定为V1，中压排气阀48的开度B设定为V2，高压排气阀49的开度C设定为V3，在该状态下通过启动用马达驱动压缩机11。

然后，如果燃气轮机10的转速上升达到第四转速N21，则减小高压排气阀49的开度，如果燃气轮机10的转速上升达到规定转速N22，则减小中压排气阀48的开度，如果达到规定转速N23，则减小低压排气阀47的开度。之后，燃气轮机10的转速上升，如果燃气轮机10的转速达到第一转速N24，则关闭高压排气阀49，如果达到第二转速N25，则关闭低压排气阀47，如果达到第三转速N26，则关闭中压排气阀48。即，如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则不使高压排气阀49关闭而减小其开度，由此为了防备旋转失速的发生，在达到几乎不会发生旋转失速的第一转速N24时，关闭高压排气阀49。

这样，本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：设有将从压缩机11的低压抽气室25a、中压抽气室25b以及高压抽气室25c抽出的压缩空气作为冷却空气向涡轮机13进行供给的低压抽气流路41、中压抽气流路42以及高压抽气流路43，设有将低压抽气流路41、中压抽气流路42以及高压抽气流路43的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气的低压排气流路44、中压排气流路45以及高压排气流路46，在低压排气流路44、中压排气流路45以及高压排气流路46分别设有低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49，在燃气轮机10启动时，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开高压排气阀49。

因此，在燃气轮机10启动时，例如通过启动用马达驱动压缩机11，由此对空气进行压缩，压缩空气向燃烧器12侧流动，但在此时，压缩机11的动叶24的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。因此，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开高压排气阀49，从高压抽气室25c进行抽气，将在高压抽气流路43流动的压缩空气通过高压排气流路46向涡轮机排气系统进行排气。于是，动叶24的负荷减小，旋转失速的发生被抑制，能够改善燃气轮机10的启动特性。其结果是，能够抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机10。

本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：在燃气轮机10启动时，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49。因此，由于不仅打开高压排气阀49还打开低压排气阀47和中压排气阀48，因此，能够在压缩机11的整个区域减小动叶24的负荷，能够抑制旋转失速的发生，能够改善燃气轮机10的启动特性。

本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：在燃气轮机10启动时，打开低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49。因此，由于从燃气轮机10启动前就打开各排气阀47、48、49，因此，不需要在燃气轮机10的启动中途的开阀操作，能够简化控制，提高操作性。

在本实施方式的燃气轮机的启动方法中，打开高压排气阀49时的开度设定为比打开低压排气阀47以及中压排气阀48时的开度小。因此，能够抑制加压至高压的压缩空气的损失，能够抑制涡轮机效率的下降。

本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则关闭低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49。因此，能够确保充分的压缩空气量，能够提前实施额定运转。

本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：如果燃气轮机10的转速达到预先设定的规定的第一转速，则关闭高压排气阀49。因此，如果转速上升，则首先关闭高压排气阀49，由此停止加压至高压的压缩空气的抽气，能够提前实施额定运转。

本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：如果燃气轮机10的转速达到比第一转速高的预先设定的规定的第二转速，则关闭低压排气阀47，如果燃气轮机10的转速达到比第二转速高的预先设定的规定的第三转速，则关闭中压排气阀48。因此，依次停止压缩空气的抽气，能够提前实施额定运转。

本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：如果燃气轮机10的转速达到比第一转速低的预先设定的规定的第四转速，则减小高压排气阀49的开度，如果燃气轮机10的转速达到第一转速，则关闭高压排气阀49。因此，能够抑制加压至高压的压缩空气的损失，能够抑制燃气轮机效率的下降。

在本实施方式的燃气轮机的启动方法中，在燃气轮机10启动时的高压排气阀49的开度的上限值根据涡轮机13的入口气体温度或者出口气体温度来设定。因此，能够防止温度上升至压缩机11的耐热温度以上，确保安全性。

在本实施方式的燃气轮机的启动方法中，燃气轮机10启动时的高压排气阀49的开度的下限值根据压缩机11的压缩空气的压力来设定。因此，能够抑制旋转失速，另一方面，能够抑制不必要的压缩空气的损失。

此外，在本实施方式的燃气轮机的启动装置中，设有：低压抽气流路41、中压抽气流路42以及高压抽气流路43，将从压缩机11的低压抽气室25a、中压抽气室25b以及高压抽气室25c抽出的压缩空气作为冷却空气向涡轮机13供给；低压排气流路44、中压排气流路45以及高压排气流路46，将低压抽气流路41、中压抽气流路42以及高压抽气流路43的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气；低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49，分别设于低压排气流路44、中压排气流路45以及高压排气流路46；以及控制装置50，在燃气轮机10启动时，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开高压排气阀49。

因此，在燃气轮机10启动时，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前打开高压排气阀49，因此，动叶24的负荷减小，旋转失速的发生被抑制，能够改善燃气轮机10的启动特性。其结果是，能够抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机10。

此外，本实施方式的燃气轮机的启动方法按以下这样进行：设有将从压缩机11的低压抽气室25a、中压抽气室25b以及高压抽气室25c抽出的压缩空气作为冷却空气向涡轮机13进行供给的低压抽气流路41、中压抽气流路42以及高压抽气流路43，设有将低压抽气流路41、中压抽气流路42以及高压抽气流路43的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气的低压排气流路44、中压排气流路45以及高压排气流路46，在低压排气流路44、中压排气流路45以及高压排气流路46分别设有低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，增大低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49的开度，如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则减小低压排气阀47、中压排气阀48以及高压排气阀49的开度。

因此，在燃气轮机10启动时，例如通过启动用马达驱动压缩机11，由此对空气进行压缩，压缩空气向燃烧器12侧流动，但在此时，压缩机11的动叶24的负荷增大，恐怕会发生旋转失速。因此，在燃气轮机10的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，增大排气阀47、48、49的开度，如果燃气轮机10的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则减小排气阀47、48、49的开度。于是，动叶24的负荷减小，旋转失速的发生被抑制，能够改善燃气轮机10的启动特性。其结果是，能够抑制构造的复杂化、制造成本的增加，能够适当地启动燃气轮机10。

需要说明的是，对于本发明的燃气轮机的启动方法以及装置而言，在燃气轮机启动时，在燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开排气阀，在实施方式中，构成为：在燃气轮机10启动时，即在燃气轮机10启动之前预先打开排气阀，但不限于该构成。例如也可以按以下这样进行：预先通过事先的实验等求出燃气轮机发生旋转失速的转速、压缩空气的压力等，启动燃气轮机，如果达到发生旋转失速的转速、压缩空气的压力，则打开排气阀。

符号说明

11 压缩机

12 燃烧器

13 涡轮机

21 压缩机机室

23 静叶

24 动叶

25 抽气室

25a 低压抽气室(第一抽气室)

25b 中压抽气室(第二抽气室)

25c 高压抽气室(第三抽气室)

26 涡轮机机室

30 排气室

32 转子

41 低压抽气流路(第一抽气流路)

42 中压抽气流路(第二抽气流路)

43 高压抽气流路(第三抽气流路)

44 低压排气流路(第一排气流路)

45 中压排气流路(第二排气流路)

46 高压排气流路(第三排气流路)

47 低压排气阀(第一排气阀)

48 中压排气阀(第二排气阀)

49 高压排气阀(第三排气阀)

50 控制装置

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.[修改后]一种燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，

所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，

所述燃气轮机设有：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气，

在所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路分别设有第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，

在所述燃气轮机中，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述第一抽气室设置成对应于所述压缩机的前级至30％～45％的范围的级数，所述第二抽气室设置成对应于前级至55％～70％的范围的级数，所述第三抽气室设置成对应于前级至75％～95％的范围的级数。

3.[删除]

4.[修改后]根据权利要求1或2所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

在所述燃气轮机启动时，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

5.[修改后]根据权利要求1或2或4所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

将打开所述第三排气阀时的开度设定为比打开所述第一排气阀以及所述第二排气阀时的开度小。

6.[修改后]根据权利要求1、2、4和5中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则关闭所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的转速达到预先设定的规定的第一转速，则关闭所述第三排气阀。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的转速达到比所述第一转速高的预先设定的规定的第二转速，则关闭所述第一排气阀，如果所述燃气轮机的转速达到比所述第二转速高的预先设定的规定的第三转速，则关闭所述第二排气阀。

9.根据权利要求7或8所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的转速达到比所述第一转速低的预先设定的规定的第四转速，则减小所述第三排气阀的开度，如果所述燃气轮机的转速达到所述第一转速，则关闭所述第三排气阀。

10.[修改后]根据权利要求1、2、4～9中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机启动时的所述第三排气阀的开度的上限值根据所述涡轮机的入口气体温度或者出口气体温度来设定。

11.[修改后]根据权利要求1、2、4～10中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机启动时的所述第三排气阀的开度的下限值根据所述压缩机的压缩空气的压力来设定。

12.一种燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，

所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，

所述燃气轮机设有：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气，

在所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路分别设有第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，

在所述燃气轮机中，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，增大所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀的开度，如果所述燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则减小所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀的开度。

13.[修改后]一种燃气轮机的启动装置，其特征在于，

所述燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，

所述启动装置设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，

所述启动装置具备：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气；

第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，分别设于所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路；以及

控制装置，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

按PCT条约第19条，申请人对权利要求进行了修改，提交修改后的权利要求书全文替换页。

中科专利商标代理有限责任公司

基于条约第19条(1)的声明书

做出在权利要求书的权利要求1中加入权利要求3的修改。

做出删除权利要求书的权利要求3的修改。

做出变更权利要求书的权利要求4～6、权利要求10、权利要求11所引用的权利要求的修改。

做出在权利要求书的权利要求13中加入权利要求3的修改。

Claims (13)

1.一种燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，

所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，

所述燃气轮机设有：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气，

在所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路分别设有第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，

在所述燃气轮机中，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第三排气阀。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述第一抽气室设置成对应于所述压缩机的前级至30％～45％的范围的级数，所述第二抽气室设置成对应于前级至55％～70％的范围的级数，所述第三抽气室设置成对应于前级至75％～95％的范围的级数。

3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

在所述燃气轮机启动时，打开所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

5.根据权利要求3或4所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

将打开所述第三排气阀时的开度设定为比打开所述第一排气阀以及所述第二排气阀时的开度小。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则关闭所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的转速达到预先设定的规定的第一转速，则关闭所述第三排气阀。

8.根据权利要求7所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的转速达到比所述第一转速高的预先设定的规定的第二转速，则关闭所述第一排气阀，如果所述燃气轮机的转速达到比所述第二转速高的预先设定的规定的第三转速，则关闭所述第二排气阀。

9.根据权利要求7或8所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

如果所述燃气轮机的转速达到比所述第一转速低的预先设定的规定的第四转速，则减小所述第三排气阀的开度，如果所述燃气轮机的转速达到所述第一转速，则关闭所述第三排气阀。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机启动时的所述第三排气阀的开度的上限值根据所述涡轮机的入口气体温度或者出口气体温度来设定。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机启动时的所述第三排气阀的开度的下限值根据所述压缩机的压缩空气的压力来设定。

12.一种燃气轮机的启动方法，其特征在于，

所述燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，

所述燃气轮机设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，

所述燃气轮机设有：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气，

在所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路分别设有第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，

在所述燃气轮机中，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，增大所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀的开度，如果所述燃气轮机的启动状态脱离发生旋转失速的区域，则减小所述第一排气阀、所述第二排气阀以及所述第三排气阀的开度。

13.一种燃气轮机的启动装置，其特征在于，

所述燃气轮机包括压缩机、燃烧器以及涡轮机，

所述启动装置设有：第一抽气流路、第二抽气流路以及第三抽气流路，将从所述压缩机的第一抽气室、比所述第一抽气室靠高压侧的第二抽气室以及比所述第二抽气室靠高压侧的第三抽气室抽出的压缩空气作为冷却空气向所述涡轮机进行供给，

所述启动装置具备：第一排气流路、第二排气流路以及第三排气流路，将所述第一抽气流路、所述第二抽气流路以及所述第三抽气流路的压缩空气向涡轮机排气系统进行排气；

第一排气阀、第二排气阀以及第三排气阀，分别设于所述第一排气流路、所述第二排气流路以及所述第三排气流路；以及

控制装置，在所述燃气轮机启动时，在所述燃气轮机的启动状态达到发生旋转失速的区域之前，打开所述第三排气阀。