JP2001329854A

JP2001329854A - ガスタービン発電設備

Info

Publication number: JP2001329854A
Application number: JP2000147242A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Tanabe; 清一田辺; Masanori Tomiyama; 正則冨山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機２のサージング判定時間の短縮化とサ
ージング判定後の停止時間の短縮化を図る。【解決手段】発電機８の出力が急減した際に圧縮機２
のサージングと判定する判定手段１５を備え、判定手段
１５によりサージングと判定されて発電機８が停止され
る過程で電力を消費させる消費手段１８を発電機８に接
続し、発電機８の出力低下が生じた時点で迅速に圧縮機
２のサージングを判定すると共に、サージングが判定さ
れて発電機８が停止する過程での回転時に電力消費の負
荷をかけて極短時間で回転が終了するようし、、圧縮機
２のサージング判定時間の短縮化とサージング判定後の
停止時間の短縮化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン発電
設備に関し、圧縮機のサージング判定時間の短縮化と、
圧縮機のサージング判定後の停止時間の短縮化を企図し
たものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的なガスタービン発電設備は、圧縮
機、燃焼器及びタービンを組み合わせ、圧縮機で圧縮さ
れた空気が燃料と共に燃焼器に導入され、燃焼器で得ら
れた燃焼ガスがタービンに導入されることでタービンが
駆動されて発電機により出力を得るものである。ガスタ
ービン発電設備では、圧縮機の入口空気温度の変化や負
荷変動等により、圧縮機で逆流が発生する状態になる、
いわゆる、サージングが発生することが知られている。
サージングが発生した場合、軸振動や翼の接触振動等が
発生して圧縮機が破損する虞があるため、できるだけ早
く燃料の供給を遮断する等してガスタービンを停止させ
る必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来から、吸気温度や
圧力変動等を検出してサージングを検知することが行わ
れている。しかしながら、現状ではサージングを検知す
るまでに時間を要し、より短時間でサージングを検知で
きる技術が望まれているのが実情である。また、サージ
ングが発生した場合、ガスタービンを停止させるように
なっているが、停止するまでの間は発電機は惰性回転す
ることになり、回転数が降下している間、無駄な回転時
間が経過する現状となっていた。

【０００４】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、圧縮機のサージング判定時間の短縮化と、圧縮機の
サージング判定後の停止時間の短縮化を企図したガスタ
ービン発電設備を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のガスタービン発電設備の構成は、圧縮機で圧
縮された空気が燃料と共に燃焼器に導入され、燃焼器で
得られた燃焼ガスがタービンに導入されることでタービ
ンが駆動されて発電機により出力を得るガスタービン発
電設備において、発電機の出力が急減した際に圧縮機の
サージングと判定する判定手段を備えたことを特徴とす
る。

【０００６】また、上記目的を達成するための本発明の
ガスタービン発電設備の構成は、圧縮機で圧縮された空
気が燃料と共に燃焼器に導入され、燃焼器で得られた燃
焼ガスがタービンに導入されることでタービンが駆動さ
れて発電機により出力を得るガスタービン発電設備にお
いて、発電機は起動時にモータ駆動するモータ発電機で
あり、圧縮機のサージング時にモータ発電機が停止する
過程で電力を消費させる消費手段をモータ発電機に接続
したことを特徴とする。

【０００７】また、上記目的を達成するための本発明の
ガスタービン発電設備の構成は、圧縮機で圧縮された空
気が燃料と共に燃焼器に導入され、燃焼器で得られた燃
焼ガスがタービンに導入されることでタービンが駆動さ
れて発電機により出力を得るガスタービン発電設備にお
いて、発電機は起動時にモータ駆動するモータ発電機で
あり、モータ発電機の出力が急減した際に圧縮機のサー
ジングと判定する判定手段を備え、判定手段によりサー
ジングと判定されてモータ発電機が停止される過程で電
力を消費させる消費手段をモータ発電機に接続したこと
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態例に
係るガスタービン発電設備の概略系統、図２にはサージ
ング判定のブロック構成、図３にはサージング時の出力
の経時変化、図４には停止時の発電機の回転数の経時変
化、図５には発電機の出力と周波数との関係を示してあ
る。

【０００９】図１に示すように、ガスタービン発電設備
１は圧縮機２、燃焼器３及びタービン４により構成さ
れ、同軸状に発電機８が連結されている。発電機８は起
動時にモータ駆動するサイリスタ方式のモータ発電機で
構成されている。圧縮機２で圧縮された空気と燃料ｆが
混合さた混合気が燃焼器３で燃焼され、その燃焼ガスに
よってタービン４が駆動される。タービン４の駆動によ
り発電機８により出力を得るようになっている。タービ
ン４からの排気ガスは、例えば、図示しない排熱回収ボ
イラに送られるようになっている。また、発電機８で発
電した電力はサイクル変換器１１を介して所定の周波数
に変換されて送電線１２側に送られる。

【００１０】発電機８の出力状況は判定手段１５で監視
され、また、判定手段１５では送電線１２側の状況、圧
縮機２の出口空気圧力状況、回転数の状況及び異常音の
状況が監視されている。そして、所定の条件下で出力が
急減した時にサージングと判定し、トリップ指令信号を
出力してガスタービン発電設備１を停止させる。即ち、
図２に示すように、発電機８の出力(MW)が急減し、且
つ、送電線１２側が正常で、圧縮機２の出口空気圧力が
急変し、回転数が激変し、更に、異常音を検知した時
に、圧縮機２のサージングと判定してトリップ指令信号
を出力する。トリップ指令信号が出力されると、例え
ば、燃焼器３への燃料の供給を遮断する等してガスター
ビン発電設備１を停止させる。

【００１１】発電機８の出力(MW)の急減は、現在の出力
G₀と例えば１秒前の出力G₁の８０％の値とを比較し、現
在の出力G₀が小さくなった時（G₀＜G₁・0.8)としてい
る。尚、出力(MW)の急減の判定は、G₀＜G₁・0.8 の場合
には限定されず、例えば、現在の出力の比較の対象を２
秒前の出力の６０％に設定する等、ガスタービンの規模
等に応じて適宜変更することが可能である。また、変化
率を演算して変化率が所定のマイナス側となった時に出
力(MW)の急減を判定することも可能である。

【００１２】例えば、発電機８の出力(MW)がマイナスに
なって（モータリング）所定時間経過後にサージングを
判定する場合、図３に示すように、発電機８の出力(MW)
が低下しはじめてから(T0)出力が０になり(T1)、更に所
定時間経過（ΔＴ）した時点(T2)でサージングが判定さ
れる。これに対し、発電機８の出力(MW)の急減によりサ
ージングを判定する場合、発電機８の出力(MW)がマイナ
スになる前に（T0の直後から）サージングを判定するこ
とができ、少なくともΔＴだけ早くサージングを判定す
ることができる。

【００１３】このため、サージングの判定を迅速に行う
ことが可能になり、圧縮機２のサージング判定時間の短
縮化を図ることができる。また、発電機８の出力(MW)が
急減したことに加え、送電線１２側が正常で、圧縮機２
の出口空気圧力が急変し、回転数が激変し、更に、異常
音を検知した時に、圧縮機２のサージングと判定してい
るので、サージングによる出力の低下を確実に判断する
ことができる。

【００１４】サージングが判定されてガスタービン発電
設備１が停止する過程で、発電機８の回転数も徐々に低
下していく（図４中点線で示す）。ここで、発電機８は
サイリスタ方式のモータ発電機となっているので、図５
に示すように、周波数が定格回転以外（以下）でも出力
が得られるようになっている。因みに、モータ発電機と
なっていない場合、図５に点線で示すように、周波数が
定格回転になった時に出力が立ち上がる。そこで、サー
ジングが判定されてガスタービン発電設備１が停止する
過程で、発電機８の電力を消費させるようにしている。
例えば、図１に示すように、発電機８が停止する過程で
のみ電力が消費される消費手段１８（例えば、水抵抗
器）を設けたり、発電機８が停止する過程での回転中に
おいてもサイクル変換器１１を介して送電線１２側に電
力を送る（消費手段）ことが実施されている。

【００１５】これにより、サージングが判定されて発電
機８が停止する過程での回転時に電力消費の負荷がかか
り、極短時間で回転が終了する（図５中実線で示す）。
このため、圧縮機２のサージング判定後のガスタービン
発電設備１（発電機８）の停止時間の短縮化を図ること
ができる。

【００１６】尚、サージングが判定されて発電機８が停
止する過程でのみ電力が消費される消費手段１８（例え
ば、水抵抗器）を設けたり、発電機８が停止する過程で
の回転中においてもサイクル変換器１１を介して送電線
１２側に電力を送る場合、発電機８の出力の急減での判
定以外の手法（例えば発電機８のモータリング現象から
所定時間経過）により判定されたサージングの判定時に
も実施することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明のガスタービン発電設備は、圧縮
機で圧縮された空気が燃料と共に燃焼器に導入され、燃
焼器で得られた燃焼ガスがタービンに導入されることで
タービンが駆動されて発電機により出力を得るガスター
ビン発電設備において、発電機の出力が急減した際に圧
縮機のサージングと判定する判定手段を備えたので、発
電機の出力低下が生じた時点で迅速に圧縮機のサージン
グを判定することが可能になる。この結果、圧縮機のサ
ージング判定時間の短縮化を図ることができる。

【００１８】また、本発明のガスタービン発電設備は、
圧縮機で圧縮された空気が燃料と共に燃焼器に導入さ
れ、燃焼器で得られた燃焼ガスがタービンに導入される
ことでタービンが駆動されて発電機により出力を得るガ
スタービン発電設備において、発電機は起動時にモータ
駆動するモータ発電機であり、圧縮機のサージング判定
後にモータ発電機が停止する過程で電力を消費させる消
費手段をモータ発電機に接続したので、サージングが判
定されて発電機が停止する過程での回転時に電力消費の
負荷がかかり、極短時間で回転が終了するようになる。
この結果、圧縮機のサージング判定後の停止時間の短縮
化を図ることができる。

【００１９】また、本発明のガスタービン発電設備は、
圧縮機で圧縮された空気が燃料と共に燃焼器に導入さ
れ、燃焼器で得られた燃焼ガスがタービンに導入される
ことでタービンが駆動されて発電機により出力を得るガ
スタービン発電設備において、発電機は起動時にモータ
駆動するモータ発電機であり、モータ発電機の出力が急
減した際に圧縮機のサージングと判定する判定手段を備
え、判定手段によりサージングと判定されてモータ発電
機が停止される過程で電力を消費させる消費手段をモー
タ発電機に接続したので、発電機の出力低下が生じた時
点で迅速に圧縮機のサージングを判定することが可能に
なると共に、サージングが判定されて発電機が停止する
過程での回転時に電力消費の負荷がかかり、極短時間で
回転が終了するようになる。この結果、圧縮機のサージ
ング判定時間の短縮化を図ることができると共に、サー
ジング判定後の停止時間の短縮化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例に係るガスタービン発電
設備の概略系統図。

【図２】サージング判定のブロック構成図。

【図３】サージング時の出力の経時変化を表すグラフ。

【図４】停止時の発電機の回転数の経時変化を表すグラ
フ。

【図５】発電機の出力と周波数との関係を表すグラフ。

【符号の説明】

１ガスタービン発電設備２圧縮機３燃焼器４タービン８発電機１１サイクル変換器１２送電線１５判定手段１８消費手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機で圧縮された空気が燃料と共に燃
焼器に導入され、燃焼器で得られた燃焼ガスがタービン
に導入されることでタービンが駆動されて発電機により
出力を得るガスタービン発電設備において、発電機の出
力が急減した際に圧縮機のサージングと判定する判定手
段を備えたことを特徴とするガスタービン発電設備。
【請求項２】圧縮機で圧縮された空気が燃料と共に燃
焼器に導入され、燃焼器で得られた燃焼ガスがタービン
に導入されることでタービンが駆動されて発電機により
出力を得るガスタービン発電設備において、発電機は起
動時にモータ駆動するモータ発電機であり、圧縮機のサ
ージング時にモータ発電機が停止する過程で電力を消費
させる消費手段をモータ発電機に接続したことを特徴と
するガスタービン発電設備。
【請求項３】圧縮機で圧縮された空気が燃料と共に燃
焼器に導入され、燃焼器で得られた燃焼ガスがタービン
に導入されることでタービンが駆動されて発電機により
出力を得るガスタービン発電設備において、発電機は起
動時にモータ駆動するモータ発電機であり、モータ発電
機の出力が急減した際に圧縮機のサージングと判定する
判定手段を備え、判定手段によりサージングと判定され
てモータ発電機が停止される過程で電力を消費させる消
費手段をモータ発電機に接続したことを特徴とするガス
タービン発電設備。