JP2003083004A - Gas turbine, method for operating the same, and gas turbine combined power generating plant - Google Patents
Gas turbine, method for operating the same, and gas turbine combined power generating plantInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、高温部材の冷却
に蒸気を使用するガスタービンに関し、さらに詳しく
は、高温部材の冷却媒体を空気から蒸気へ切替える際
に、タービン主軸を含むローターの振動を抑えてガスタ
ービンのトリップを最小限にできる蒸気冷却を用いたガ
スタービン、その運転方法およびその運転プログラム並
びにガスタービン複合発電プラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine that uses steam for cooling a high temperature member, and more specifically, when switching a cooling medium of the high temperature member from air to steam, vibration of a rotor including a turbine main shaft is suppressed. The present invention relates to a gas turbine using steam cooling capable of suppressing the trip of the gas turbine to a minimum, an operation method thereof, an operation program thereof, and a gas turbine combined cycle power plant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、ガスタービン複合サイクルにおい
て熱効率を高めるため、空気の代わりに蒸気を冷却媒体
として使用して、ガスタービンの動翼や静翼といった高
温部を蒸気冷却する技術が使用されつつある。ここで、
乾き蒸気の低圧比熱は基準状態の下でｃｐ＝１．８６ｋ
J／ｋｇＫであり、空気の低圧比熱ｃｐ＝１．００ｋJ／
ｋｇＫの２倍近い値を持っている。このため、蒸気は同
じ質量の空気と比較して熱容量が大きく吸熱効果も高く
なる。また、湿り蒸気を冷却媒体として利用すれば湿り
分の蒸発潜熱も冷却に利用できるので、さらに吸熱効果
が高くなる。このように、冷却媒体に蒸気を使用する
と、空気を使用した場合よりも冷却効率が高くできるの
で、燃焼ガスのタービン入り口温度も高くでき、その結
果熱効率を向上させることができる。2. Description of the Related Art Currently, in order to improve thermal efficiency in a gas turbine combined cycle, a technique of using steam as a cooling medium instead of air to cool a high temperature portion such as a moving blade or a stationary blade of a gas turbine is being used. is there. here,
The low-pressure specific heat of dry steam is cp = 1.86k under standard conditions
J / kgK, low pressure specific heat of air cp = 1.00 kJ /
It has almost twice the value of kgK. For this reason, steam has a large heat capacity as compared with air of the same mass, and the endothermic effect is also high. Further, if the moist vapor is used as the cooling medium, the latent heat of vaporization of the moist can also be used for cooling, so that the endothermic effect is further enhanced. In this way, when steam is used as the cooling medium, the cooling efficiency can be made higher than that when air is used, so that the turbine inlet temperature of the combustion gas can be made higher, and as a result, the thermal efficiency can be improved.
【０００３】また、従来タービン動静翼の冷却には圧縮
機からの空気が使用されていたが、この圧縮空気が冷却
に使用されるとタービンから取り出すことのできる仕事
が少なくなってしまう。そこで、空気の代わりに蒸気を
使用すれば、動静翼の冷却空気が省略でき、その分ター
ビンで回収できる仕事は多くなるので、発電効率が向上
する。Further, conventionally, the air from the compressor has been used for cooling the turbine moving vanes, but if this compressed air is used for cooling, the work that can be taken out from the turbine will decrease. Therefore, if steam is used instead of air, the cooling air for the moving and stationary blades can be omitted, and the amount of work that can be recovered by the turbine is increased accordingly, thus improving power generation efficiency.
【０００４】図５は、動静翼に蒸気冷却を適用したガス
タービンの部分断面図である。また、図６は、高温部に
蒸気冷却を採用したガスタービン複合プラントを示す概
略図である。このガスタービン複合発電プラントでは、
ＨＲＳＧ３７０（Heat Recovery Steam Generator：排
熱回収ボイラー）によって、ガスタービンの排気ガスが
持っている熱エネルギーを回収する。回収されたガスタ
ービン排気ガスの熱エネルギーによって蒸気が作られ
て、この高温・高圧の蒸気はまず高圧蒸気タービン３５
０に供給されてこれを駆動し、これに接続された発電機
３５５によって電力を発生する。FIG. 5 is a partial sectional view of a gas turbine in which steam cooling is applied to moving and stationary blades. Further, FIG. 6 is a schematic diagram showing a gas turbine combined plant in which steam cooling is adopted in a high temperature part. In this gas turbine combined cycle power plant,
The HRSG 370 (Heat Recovery Steam Generator) recovers the thermal energy of the exhaust gas of the gas turbine. Steam is produced by the thermal energy of the recovered gas turbine exhaust gas, and this high-temperature / high-pressure steam is first generated by the high-pressure steam turbine 35.
0 is supplied to drive it and electric power is generated by the generator 355 connected to it.
【０００５】高圧蒸気タービン３５０で仕事をした蒸気
は、ガスタービンのタービン主軸３１０内に設けられた
蒸気供給管３１１を通って動翼３２１に導かれる。ま
た、ガスタービンのケーシング外側に設けられた蒸気供
給口３３０から静翼３２５へ蒸気が供給される。ここ
で、動翼３２１および静翼３２５内部には冷却流路が設
けられており、動翼３２１および静翼３２５に導かれた
蒸気はこの冷却流路を通過する間に流路内壁面から燃焼
ガスの熱を吸収して流路外へ排出される。その後、動翼
３２１を冷却した蒸気はタービン主軸３１０内に設けら
れた蒸気回収管３１２を通って、また、静翼３２５を冷
却した蒸気は蒸気回収口３３１からガスタービンの外部
へ取り出される。The steam working in the high-pressure steam turbine 350 is guided to the moving blades 321 through the steam supply pipe 311 provided in the turbine main shaft 310 of the gas turbine. Further, steam is supplied to the vanes 325 from a steam supply port 330 provided outside the casing of the gas turbine. Here, a cooling passage is provided inside the moving blade 321 and the stationary blade 325, and the steam guided to the moving blade 321 and the stationary blade 325 is burned from the inner wall surface of the passage while passing through this cooling passage. It absorbs the heat of the gas and is discharged to the outside of the flow path. After that, the steam that has cooled the moving blades 321 passes through the steam recovery pipe 312 provided in the turbine main shaft 310, and the steam that has cooled the stationary blades 325 is taken out of the gas turbine from the steam recovery port 331.
【０００６】この冷却蒸気は混合器３６０に導かれて、
燃焼器尾筒等を冷却した冷却蒸気等と混合された後、中
圧蒸気タービン３５１や低圧蒸気タービン３５２を駆動
するための作動流体として使用される。中圧蒸気タービ
ン３５１や低圧蒸気タービン３５２を駆動した蒸気は復
水器３６５によって水に戻った後、ポンプによってＨＲ
ＳＧ３７０へ供給されて、再び上記の過程を繰り返す。This cooling steam is introduced into the mixer 360,
After being mixed with cooling steam or the like that has cooled the combustor transition piece or the like, it is used as a working fluid for driving the intermediate pressure steam turbine 351 or the low pressure steam turbine 352. The steam that has driven the medium-pressure steam turbine 351 and the low-pressure steam turbine 352 is returned to water by the condenser 365, and then is HR by the pump.
It is supplied to SG370 and the above process is repeated again.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の動翼
や静翼等といった高温部材に蒸気冷却を適用したガスタ
ービンでは、動翼および静翼にそれぞれ別個の蒸気供給
系を備えて動翼および静翼を冷却していた。このため、
動翼および静翼を冷却するためには多くの蒸気を必要と
していた。また、ガスタービンは起動してから昇速して
定速（３０００または３６００ｒｐｍ）運転に入るが、
ガスタービンが起動してからしばらくは、動翼やタービ
ン主軸あるいはローターディスクといった回転系を暖機
する。このときには車室から供給される車室空気によっ
て暖機するが、この車室空気はおよそ４００℃である。By the way, in a conventional gas turbine in which steam cooling is applied to a high temperature member such as a moving blade or a stationary blade, the moving blade and the stationary blade are provided with separate steam supply systems. The vanes were cooling. For this reason,
Much steam was required to cool the blades and vanes. In addition, the gas turbine starts up and then accelerates to start at a constant speed (3000 or 3600 rpm).
For a while after the gas turbine starts up, the rotating system such as the moving blade, turbine main shaft or rotor disk is warmed up. At this time, the vehicle compartment air is warmed up by the vehicle compartment air supplied from the vehicle compartment.
【０００８】前記暖機が終了すると、動翼の冷却媒体を
車室空気からＨＲＳＧで生成される蒸気へ切替えるが、
このときには、軸振動を防止する等の観点から、車室空
気と蒸気との温度を揃える必要がある。ここで、暖機運
転時においてはガスタービンの負荷が低いため、排気ガ
スの温度も３００℃程度である。このため、４００℃前
後の温度を持つ車室空気は、冷却手段によって約１００
℃温度を下げて、動翼等の暖機に使用する必要があっ
た。このため、車室空気を冷却するためのエネルギーが
必要であり、また、車室空気をわざわざ冷却して使用す
るため動翼等の暖機に時間を要し、その分燃料の無駄が
生じていた。When the warm-up is completed, the cooling medium for the moving blades is switched from the cabin air to the steam generated by HRSG.
At this time, it is necessary to equalize the temperatures of the cabin air and the steam from the viewpoint of preventing shaft vibration. Here, since the load on the gas turbine is low during the warm-up operation, the temperature of the exhaust gas is also about 300 ° C. Therefore, the air in the passenger compartment having a temperature of around 400 ° C. is about 100 by the cooling means.
It was necessary to lower the temperature by ℃ and use it to warm up the rotor blades. Therefore, energy for cooling the passenger compartment air is required, and since the passenger compartment air is purposely cooled and used, it takes time to warm up the rotor blades and the like, and fuel is wasted accordingly. It was
【０００９】このように、これまでの蒸気冷却を使用し
たガスタービンにおいては、起動損失、すなわちガスタ
ービンの起動から定格出力を得ることができるまでの費
用が大きくなるという問題があった。そこで、この発明
は、上記に鑑みてなされたものであって、蒸気冷却を使
用したガスタービンの起動損失を抑え、効率のよい運転
のできるガスタービン、その運転方法およびその運転プ
ログラム並びにガスタービン複合発電プラントを提供す
ることを目的とする。As described above, the conventional gas turbine using the steam cooling has a problem that the starting loss, that is, the cost from starting the gas turbine to obtaining the rated output becomes large. Therefore, the present invention has been made in view of the above, and it is a gas turbine that suppresses the starting loss of a gas turbine using steam cooling and can be operated efficiently, its operating method, its operating program, and a gas turbine composite. The purpose is to provide a power plant.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に係るガスタービンは、空気を圧縮し燃
焼用空気を作る圧縮機と、燃料と前記圧縮機で生成され
た燃焼用空気とを燃焼させる燃焼器と、内部に冷却流路
が設けられ、且つ少なくとも蒸気がこの冷却流路に供給
されることで、前記燃焼器の燃焼ガスによって上昇した
温度が冷却される動翼、静翼その他のガスタービンの高
温部材と、前記燃焼器からの燃焼ガスが前記動翼に噴射
されることによって駆動されるタービンとを備え、前記
高温部材のうち少なくとも一つの高温部材を冷却した後
の蒸気を、これ以外の高温部材のうち少なくとも一つの
高温部材の冷却蒸気として使用することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, a gas turbine according to a first aspect of the present invention comprises a compressor for compressing air to produce combustion air, a fuel and a combustion generated by the compressor. A combustor for combusting air for use and a cooling flow passage provided therein, and at least steam is supplied to this cooling flow passage to cool the temperature raised by the combustion gas of the combustor. A stationary blade or other high-temperature member of the gas turbine, and a turbine driven by the combustion gas from the combustor being injected into the moving blade, and cooling at least one of the high-temperature members. The subsequent steam is used as cooling steam for at least one of the other high temperature members.
【００１１】このガスタービンは、例えば静翼や燃焼器
尾筒のように、冷却を要するガスタービンの高温部材を
冷却した後の蒸気を、同じく冷却を要する高温部材であ
る動翼や燃焼器等の冷却に使用するものである。このた
め、ある高温部材を冷却した後の蒸気を、他の高温部材
を冷却するために使用できるので、それだけ蒸気の使用
量を少なくできる。その結果、ガスタービンの起動から
定格運転までの間においては起動損失を低減できる。ま
た、冷却対象である高温部材の温度レベルに合わせた蒸
気を供給できるので、温度調整の手間を軽減できる。さ
らに、異なる高温部材を冷却した後の蒸気を混合して、
他の高温部材の冷却蒸気としても使用できる。このよう
にすると、冷却後の蒸気を適当な割合で混合するだけ
で、各高温部材に適した温度の蒸気を作ることができる
ので、温度調整がさらに容易にできるため、より好まし
い。In this gas turbine, for example, a steam after cooling a high temperature member of a gas turbine that requires cooling, such as a stationary blade or a combustor transition piece, is also used as a high temperature member such as a moving blade or a combustor. It is used for cooling. Therefore, the steam after cooling one high-temperature member can be used for cooling the other high-temperature members, so that the amount of steam used can be reduced accordingly. As a result, the starting loss can be reduced from the start of the gas turbine to the rated operation. Further, since the steam that matches the temperature level of the high temperature member to be cooled can be supplied, the labor for temperature adjustment can be reduced. Furthermore, by mixing the steam after cooling different high temperature members,
It can also be used as cooling steam for other high temperature members. This is more preferable because the steam having a temperature suitable for each high-temperature member can be produced only by mixing the steam after cooling in an appropriate ratio, and the temperature can be adjusted more easily.
【００１２】また、請求項２に係るガスタービンは、上
記ガスタービンにおいて、さらに、上記静翼を冷却した
後の蒸気を上記動翼の内部冷却流路に導導いて、当該動
翼の冷却蒸気とすることを特徴とする。このガスタービ
ンでは、静翼を冷却した後の蒸気を動翼の冷却に使用す
るため、動翼と静翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気を供給
する必要はない。その結果、冷却蒸気の消費量を従来の
半分にできる。例えば暖機終了時点においては、静翼を
冷却した蒸気の温度は４００℃前後であり、動翼の暖機
・冷却に使用している車室空気温度とほぼ等しい。した
がって、動翼の冷却媒体を車室空気から静翼を冷却した
後の蒸気へ切替える際には、両者の温度をほとんど調整
することなく切替えることができる。このため、動翼や
タービン主軸の暖機時に、車室空気を冷却して使用する
必要がなくなるので、冷却に要するエネルギーを節約で
きる。また、従来よりも高い温度で暖機できるので、ガ
スタービンの起動から定格運転までに要する時間もそれ
だけ短くできる。これらの作用により、従来よりもガス
タービンの起動損失を低く抑えることができる。According to a second aspect of the present invention, in the gas turbine according to the second aspect, the steam after cooling the stationary blades is guided to an internal cooling passage of the moving blades to cool the moving blades. It is characterized by In this gas turbine, since the steam after cooling the stationary blade is used for cooling the moving blade, it is not necessary to separately supply the cooling steam to the moving blade and the stationary blade. As a result, the amount of cooling steam consumed can be halved compared to the conventional one. For example, at the end of warming up, the temperature of the steam that has cooled the stationary vanes is around 400 ° C., which is almost equal to the temperature of the cabin air used for warming up and cooling the moving vanes. Therefore, when the cooling medium for the moving blade is switched from the cabin air to the steam after cooling the stationary blade, the cooling medium can be switched without substantially adjusting the temperature of both. Therefore, it is not necessary to cool and use the cabin air when warming up the rotor blades and the turbine main shaft, so that the energy required for cooling can be saved. Further, since the temperature can be warmed up at a higher temperature than before, the time required from the start of the gas turbine to the rated operation can be shortened accordingly. Due to these effects, the starting loss of the gas turbine can be suppressed lower than in the past.
【００１３】また、暖機温度が低い場合には、冷却媒体
を車室空気から蒸気へ切替えた場合に蒸気が結露してし
まう場合があった。回転系で蒸気が結露すると、特にガ
スタービンでは大きな遠心加速度が作用するため、回転
バランスを崩してトリップを招きやすくなる。しかし、
このガスタービンは高い温度で暖機でき、蒸気が結露す
るおそれがないので、トリップの危険性を極小にして安
定した運転ができる。なお、本発明における、少なくと
も蒸気を使用して冷却するガスタービンの高温部材とし
ては、静翼、燃焼器尾筒または燃焼器等があるが、動翼
の冷却媒体切替え時における温度調整がほとんど不要に
なるという観点から、本発明は特に静翼に対して適用す
ることが好ましい（以下同様）。ただし、動翼を冷却す
る蒸気としての温度条件が合えば、燃焼器尾筒や燃焼器
を冷却した後の蒸気を、動翼の冷却に使用してもよい。Further, when the warm-up temperature is low, when the cooling medium is switched from the passenger compartment air to the steam, the steam may be condensed. When steam condenses in the rotating system, particularly in a gas turbine, a large centrifugal acceleration acts, so that the rotational balance is lost and a trip is likely to occur. But,
Since this gas turbine can be warmed up at a high temperature and there is no risk of condensation of steam, the risk of trip can be minimized and stable operation can be performed. In the present invention, as the high temperature member of the gas turbine that uses at least steam to cool, there are a stationary blade, a combustor transition piece, a combustor, etc., but it is almost unnecessary to adjust the temperature when switching the cooling medium of the moving blade. In view of the above, the present invention is particularly preferably applied to a vane (the same applies hereinafter). However, if the temperature condition of the steam for cooling the moving blade is suitable, the steam after cooling the combustor transition piece or the combustor may be used for cooling the moving blade.
【００１４】また、請求項３に係るガスタービンは、上
記ガスタービンにおいて、さらに、上記動翼を冷却した
後の蒸気を上記静翼の内部冷却流路に導いて、当該静翼
の冷却蒸気とすることを特徴とする。このガスタービン
では、動翼を冷却した後の蒸気を静翼の冷却に使用する
ため、静翼と動翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気を供給す
る必要はない。その結果、冷却蒸気の消費量を従来の半
分にできるので、この分、起動損失を抑えることができ
る。According to a third aspect of the present invention, in the gas turbine according to the third aspect, the steam after cooling the moving blades is guided to an internal cooling flow path of the stationary blades and the steam for cooling the stationary blades. It is characterized by doing. In this gas turbine, since the steam after cooling the moving blade is used for cooling the stationary blade, it is not necessary to separately supply the cooling steam to the stationary blade and the moving blade. As a result, the consumption of the cooling steam can be halved as compared with the conventional one, so that the starting loss can be suppressed accordingly.
【００１５】また、請求項４に係るガスタービンは、上
記ガスタービンにおいて、さらに、上記動翼はガスター
ビンの車室空気を冷却媒体として使用した後に、上記高
温部材を冷却した後の蒸気を冷却媒体として使用するも
のであり、上記ガスタービンの高温部材から上記動翼へ
蒸気を導く配管と、前記高温部材を冷却した後の蒸気温
度と前記車室空気温度とを揃えた後、前記動翼の冷却媒
体を車室空気から高温部材を冷却した後の蒸気に切替え
る冷却媒体切替え手段とを備えたことを特徴とする。A gas turbine according to a fourth aspect of the present invention is the gas turbine, wherein the moving blade uses the cabin air of the gas turbine as a cooling medium and then cools the steam after cooling the high temperature member. Used as a medium, the pipe for guiding steam from the high-temperature member of the gas turbine to the moving blade and the steam temperature after cooling the high-temperature member and the cabin air temperature are aligned, and then the moving blade And a cooling medium switching means for switching the cooling medium from the cabin air to steam after cooling the high temperature member.
【００１６】このガスタービンは、動翼の冷却媒体を車
室空気温度からガスタービンの高温部材を冷却した後の
蒸気へ切替える際に、両者の温度を揃えてから切替える
ようにしてある。動翼等の回転系を冷却する媒体を切替
える際に、切替え対象の冷却媒体間に大きな温度差があ
ると、タービン主軸を含むローター全体の軸振動が大き
くなってしまいガスタービンがトリップしてしまう。そ
こで、切替え対象である冷却媒体同士の温度を揃える
と、軸振動を許容値以内に収めることができるので、ガ
スタービンのトリップを招くことなく安定して運転でき
る。In this gas turbine, when the cooling medium for the moving blades is switched from the cabin air temperature to the steam after cooling the high temperature member of the gas turbine, the temperatures of both are adjusted and then switched. When a medium for cooling a rotating system such as a rotor blade is switched, if there is a large temperature difference between the cooling mediums to be switched, the shaft vibration of the entire rotor including the turbine main shaft will be large and the gas turbine will trip. . Therefore, if the temperatures of the cooling mediums to be switched are made uniform, the shaft vibration can be kept within an allowable value, so that the gas turbine can be stably operated without causing a trip.
【００１７】なお、車室空気と高温部材冷却後の蒸気と
の温度を揃えるとは、理想的には両者の温度が等しくな
ることをいうが、実際の運用上は両者の温度差が１５℃
以内であれば、タービン主軸の軸振動を許容値に収める
ことができる。ただし、温度差が１５℃以内という条件
は、軸振動の許容限界に近い。したがって、より安定し
て冷却媒体を切替えるには１２〜１３℃以内が好まし
く、さらに安全を見込むと両者の温度差は１０℃以内で
あることが望ましい（以下同様）。It is to be noted that the equalization of the temperatures of the passenger compartment air and the steam after cooling the high temperature member means that the temperatures of both are ideally equal, but in actual operation, the temperature difference between the two is 15 ° C.
Within the range, the shaft vibration of the turbine main shaft can be kept within the allowable value. However, the condition that the temperature difference is within 15 ° C. is close to the allowable limit of shaft vibration. Therefore, in order to switch the cooling medium more stably, the temperature is preferably 12 to 13 ° C or less, and the temperature difference between the both is preferably 10 ° C or less (hereinafter the same) in view of safety.
【００１８】また、請求項５に係るガスタービンは、上
記ガスタービンにおいて、さらに、ガスタービンを併入
する前に、上記高温部材を冷却した後の蒸気を上記動翼
の冷却媒体として使用することを特徴とする。ガスター
ビンに加わる負荷が変化すると、それにともなって発熱
量も変化する。したがって、負荷変動にともなって、冷
却媒体が奪う熱量も変化するので、静翼等を冷却した蒸
気をそのまま動翼の冷却に使用すると、温度条件が合わ
ない場合がある。このような場合には、静翼等を冷却し
た後の蒸気に水を噴射したり、ＨＲＳＧの高圧過熱器で
過熱された高温蒸気を混合させたりすることで、蒸気温
度を調整してから動翼の冷却に使用する必要がある。ガ
スタービンの併入前であれば、静翼等を冷却した後の蒸
気をそのまま使用できるので、温度調整の手間を要さな
いのでより好ましい。ここで、ガスタービンの併入と
は、それまで単独で運転されていたガスタービンに発電
機を接続して、電力を発生させることをいう。Further, in the gas turbine according to a fifth aspect of the present invention, in the gas turbine, the steam after cooling the high temperature member is used as a cooling medium for the moving blade before the gas turbine is also incorporated. Is characterized by. When the load applied to the gas turbine changes, the amount of heat generated also changes accordingly. Therefore, the amount of heat taken by the cooling medium also changes with load changes, so if the steam that has cooled the stationary vanes or the like is used as it is for cooling the moving vanes, the temperature conditions may not match. In such a case, the steam temperature after adjusting the steam temperature may be adjusted by injecting water into the steam after cooling the stationary blades or mixing the high temperature steam superheated by the high pressure superheater of the HRSG. Must be used for cooling the wings. Before the gas turbine is installed together, the steam after cooling the stationary blades and the like can be used as it is, which is more preferable because it does not require the temperature adjustment. Here, the term “incorporation of a gas turbine” refers to connecting a generator to a gas turbine that has been operated alone until then to generate electric power.
【００１９】また、請求項６に係るガスタービンの運転
方法は、ガスタービン動翼の冷却媒体を、ガスタービン
の車室空気から、動翼を除く、静翼その他のガスタービ
ンの高温部材を冷却した後の蒸気に切替えるにあたっ
て、前記車室空気温度と前記蒸気温度とを測定し、この
測定結果に基づいて前記車室空気温度または前記蒸気温
度のうち少なくとも一方を調整することにより、両者の
温度を揃える工程と、前記車室空気温度と前記蒸気温度
とを揃えた後、前記ガスタービン動翼の冷却媒体を車室
空気から蒸気へ切替える工程と、を有することを特徴と
する。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for operating a gas turbine, wherein a cooling medium for a gas turbine moving blade is used to cool a stator blade and other high-temperature members of the gas turbine, which removes the moving blade from air in a gas turbine casing. When switching to the steam after, the temperature of the cabin air and the steam temperature are measured, and at least one of the cabin air temperature and the steam temperature is adjusted based on the measurement result, so that the temperatures of both And a step of switching the cooling medium of the gas turbine rotor blade from the cabin air to the steam after the cabin air temperature and the steam temperature are made uniform.
【００２０】このガスタービンの運転方法は、ガスター
ビンの高温部材である、例えば静翼を冷却した後の蒸気
を動翼の冷却に使用するものであり、動翼の冷却媒体を
車室空気からこの蒸気に切替える際には、両者の温度を
揃えてから切替えるものである。このため、ガスタービ
ンの軸振動を許容値以内に収めることができるので、ガ
スタービンのトリップを招くことなく安定して運転でき
る。また、静翼等を冷却した後の蒸気を使用して動翼を
冷却するので、動翼と静翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気
を供給する必要はない。これによって、冷却蒸気の消費
量を従来の半分にできる。In this method of operating a gas turbine, steam, which is a high-temperature member of the gas turbine, for example, after cooling a stationary blade, is used to cool the moving blade. When switching to this steam, the temperature of both is made uniform before switching. Therefore, the shaft vibration of the gas turbine can be kept within the allowable value, and the gas turbine can be stably operated without causing a trip. Further, since the moving blade is cooled by using the steam after cooling the stationary blade and the like, it is not necessary to separately supply the cooling steam to the moving blade and the stationary blade. As a result, the consumption of the cooling steam can be halved as compared with the conventional one.
【００２１】さらに、暖機終了時点においては、静翼を
冷却した蒸気の温度と車室空気温度とはほぼ等しいた
め、動翼の冷却媒体を車室空気から静翼を冷却した後の
蒸気へ切替える際に、両者の温度をほとんど調整する必
要がない。このため、動翼やタービン主軸の暖機時に、
車室空気を冷却して使用する必要がなくなるので、冷却
に要するエネルギーを節約できる。また、従来よりも高
い車室空気温度で暖機できるので、ガスタービンの起動
から定格運転までに要する時間もそれだけ短くできる。
これらの作用により、従来よりもガスタービンの起動損
失を低く抑えることができる。Further, at the end of warm-up, the temperature of the steam that has cooled the stationary vanes is substantially equal to the temperature of the passenger compartment air, so the cooling medium for the moving blades is from the cabin air to the steam after cooling the stationary vanes. There is almost no need to adjust the temperature of both when switching. Therefore, when warming up the rotor blades and turbine main shaft,
Since it is not necessary to cool and use the cabin air, the energy required for cooling can be saved. Further, since the vehicle interior air temperature can be warmed up higher than before, the time required from the start of the gas turbine to the rated operation can be shortened accordingly.
Due to these effects, the starting loss of the gas turbine can be suppressed lower than in the past.
【００２２】なお、このガスタービンの運転方法におい
ては、マニュアル操作によって車室空気温度と静翼等を
冷却した後の蒸気温度とを調整するようにしてもよい。
また、このガスタービンの運転方法をコンピュータに実
行させるためのプログラム（請求項８）によって、この
ガスタービンの運転方法がコンピュータを利用して実現
できる。In this gas turbine operating method, the air temperature in the passenger compartment and the steam temperature after cooling the stationary vanes may be adjusted manually.
Further, the program for causing a computer to execute the method for operating the gas turbine (claim 8) can realize the method for operating the gas turbine using the computer.
【００２３】また、請求項７に係るガスタービンの運転
方法は、上記ガスタービンの運転方法において、さら
に、ガスタービンの併入前に上記ガスタービン動翼の冷
却媒体を車室空気から上記高温部材を冷却した後の蒸気
に切替えることを特徴とする。このガスタービンの運転
方法は、ガスタービンの併入前に、動翼の冷却媒体を車
室空気から静翼等を冷却した蒸気に切替えるようにして
ある。このため、静翼等を冷却した後の蒸気をそのまま
使用でき、温度調整の手間を要さないのでより好まし
い。なお、弁等の冷却媒体切替え手段をマニュアル操作
によって操作して、冷却媒体を切替えてもよい。また、
このガスタービンの運転方法をコンピュータに実行させ
るためのプログラム（請求項８）によって、このガスタ
ービンの運転方法がコンピュータを利用して実現でき
る。A gas turbine operating method according to a seventh aspect of the present invention is the same as the gas turbine operating method, wherein the cooling medium for the gas turbine rotor blades is transferred from the passenger compartment air to the high temperature member before the gas turbine is installed. It is characterized by switching to steam after cooling. The operation method of this gas turbine is to switch the cooling medium of the moving blades from the air in the passenger compartment to steam that has cooled the stationary blades, etc. before the gas turbines are installed together. For this reason, the steam after cooling the stationary blades and the like can be used as it is, and the labor of temperature adjustment is not required, which is more preferable. The cooling medium may be switched by manually operating the cooling medium switching means such as a valve. Also,
A program for causing a computer to execute the operation method of the gas turbine (claim 8) can realize the operation method of the gas turbine using the computer.
【００２４】また、請求項９に係るガスタービン複合発
電プラントは、上記ガスタービンと、このガスタービン
に接続された発電機と、前記ガスタービンの排ガスによ
って蒸気を生成する排熱回収ボイラーと、当該排熱回収
ボイラーで生成された蒸気を前記ガスタービンの高温部
材に供給し、当該高温部材を冷却するための配管と、前
記排熱回収ボイラーで生成された蒸気が供給され、発電
機を駆動して電力を発生する蒸気タービンと、を備えた
ことを特徴とする。A gas turbine combined cycle power plant according to a ninth aspect of the present invention includes the gas turbine, a generator connected to the gas turbine, an exhaust heat recovery boiler for generating steam from exhaust gas of the gas turbine, The steam generated by the exhaust heat recovery boiler is supplied to the high temperature member of the gas turbine, and piping for cooling the high temperature member and the steam generated by the exhaust heat recovery boiler are supplied to drive the generator. And a steam turbine that generates electric power.
【００２５】このガスタービン複合発電プラントは、ガ
スタービンに蒸気冷却を適用したものであって、ガスタ
ービンの静翼等を冷却した蒸気を動翼の冷却に使用す
る。このため、動翼と静翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気
を供給する必要はないので、冷却蒸気の消費量を従来の
半分にできる。また、動翼の冷却媒体を車室空気から静
翼を冷却した後の蒸気へ切替える際に、両者の温度をほ
とんど調整することなく切替えることができるので、動
翼やタービン主軸の暖機時に、車室空気を冷却して使用
しなくともよい。このため、車室空気の冷却に要するエ
ネルギーを節約できる。また、従来のように車室空気を
冷却する必要がないので、より高い温度で動翼等を暖機
でき、プラントの起動から定格運転までに要する時間も
それだけ短くできる。これらの作用により、これまでよ
りも発電プラントの起動損失を低く抑えることができる
ので経済的である。In this gas turbine combined cycle power plant, steam cooling is applied to the gas turbine, and the steam obtained by cooling the stationary blades of the gas turbine is used for cooling the moving blades. For this reason, it is not necessary to separately supply the cooling steam to the moving blade and the stationary blade, so that the consumption of the cooling steam can be halved as compared with the conventional case. Also, when switching the cooling medium for the moving blades from the cabin air to the steam after cooling the stationary blades, it is possible to switch the temperature of both with almost no adjustment, so when warming up the moving blades and turbine main shaft, It is not necessary to cool the passenger compartment air before use. Therefore, the energy required for cooling the passenger compartment air can be saved. Further, unlike the conventional case, it is not necessary to cool the cabin air, so that the moving blades and the like can be warmed up at a higher temperature, and the time required from the start of the plant to the rated operation can be shortened accordingly. Due to these actions, the starting loss of the power plant can be suppressed lower than ever, which is economical.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。また、下記実施の形
態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易な
もの、或いは実質的に同一なものが含まれる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same.
【００２７】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態１に係るガスタービンの冷却系統を示す説明図で
ある。このガスタービンは、ガスタービンの高温部材で
ある静翼を冷却した後の蒸気を、動翼の冷却にも使用す
る点に特徴がある。このガスタービン９０は、圧縮機９
１と、燃焼器９２と、タービン９３とを備えている。タ
ービン９３は動翼１と静翼４とを備えており、これらは
蒸気または空気によって冷却される。また、このガスタ
ービン９０の燃焼器尾筒９４も蒸気によって冷却され
る。(Embodiment 1) FIG. 1 is an explanatory view showing a cooling system of a gas turbine according to Embodiment 1 of the present invention. This gas turbine is characterized in that the steam after cooling the stationary blade, which is a high temperature member of the gas turbine, is also used for cooling the moving blade. The gas turbine 90 includes a compressor 9
1, a combustor 92, and a turbine 93. The turbine 93 includes a moving blade 1 and a stationary blade 4, which are cooled by steam or air. The combustor transition piece 94 of the gas turbine 90 is also cooled by the steam.
【００２８】図１に示すように、このガスタービン９０
は、ガスタービン９０の高温部材である静翼４を冷却し
た蒸気をさらに動翼１の冷却に使用するものである。静
翼４の冷却流路入り口には、冷却に使用する蒸気を供給
するための配管５１が備えられており、弁１５および１
６を切替えることで、静翼４に供給する蒸気の供給源を
補助蒸気ヘッダ８１からＨＲＳＧ（図示せず）内に備え
られているＨＰ−ＳＨ８０の高圧蒸気に切替えることが
できる。As shown in FIG. 1, this gas turbine 90
Is to use the steam obtained by cooling the stationary blades 4 which are the high temperature members of the gas turbine 90 for further cooling the moving blades 1. A pipe 51 for supplying steam used for cooling is provided at the inlet of the cooling passage of the stationary blade 4, and the valves 15 and 1 are provided.
6 is switched, the supply source of the steam to be supplied to the stationary blades 4 can be switched from the auxiliary steam header 81 to the HP-SH80 high-pressure steam provided in the HRSG (not shown).
【００２９】静翼４の冷却流路出口には連結管５０が設
けられている。そして、この連結管５０のもう一端は、
動翼１の冷却流路に蒸気を供給するための配管５２に接
続されており、静翼４を冷却した後の蒸気を動翼１へ供
給するようになっている。また、連結管５０は、配管５
２に備えられている水噴射スプレー３４の上流側に接続
されており、静翼４を冷却した蒸気の温度が高い場合に
はこの水噴射スプレー３４から水を噴射して、動翼１に
供給する蒸気温度を下げることができる。A connecting pipe 50 is provided at the cooling passage outlet of the stationary blade 4. And the other end of this connecting pipe 50 is
It is connected to a pipe 52 for supplying steam to the cooling flow path of the moving blade 1, and supplies the steam after cooling the stationary blade 4 to the moving blade 1. The connecting pipe 50 is the pipe 5
2 is connected to the upstream side of the water jet spray 34, and when the temperature of the steam that has cooled the stationary blade 4 is high, water is jetted from this water jet spray 34 and supplied to the moving blade 1. The steam temperature can be lowered.
【００３０】ガスタービン９０が起動して昇速した後、
定速運転に入ると、動翼１はガスタービンの車室３から
供給される車室空気によって暖機される。車室空気の温
度は４００℃程度であるので、起動直後はＴＣＡクーラ
ー２０によって温度を下げて動翼１等を暖機する。これ
は、特にコールドスタートをした場合のように、動翼１
等の温度が下がっているときに高温の車室空気を供給す
ると、熱衝撃によって動翼１等に不適合が生ずる場合が
あるからである。このため、起動直後はＴＣＡクーラー
２０によって温度を下げた車室空気を供給し、暖機が進
むにつれて徐々に高い温度の車室空気を供給する。例え
ば流量調整弁２３によってＴＣＡクーラー２０を通過す
る空気量を変化させたり、ＴＣＡクーラー２０の冷却フ
ァン２４の運転台数や回転数を変化させたりして、この
温度調整ができる。そして、最終的には約４００℃の車
室空気が直接動翼１やタービン主軸（図示せず）等に供
給されてこれらを暖機する。After the gas turbine 90 starts up and accelerates,
When the constant speed operation is started, the moving blade 1 is warmed up by the cabin air supplied from the cabin 3 of the gas turbine. Since the temperature of the passenger compartment air is about 400 ° C., the temperature is lowered by the TCA cooler 20 to warm up the moving blades 1 etc. immediately after starting. This is especially true for cold blades, especially when doing a cold start.
This is because if high-temperature cabin air is supplied while the temperature of the moving parts is decreasing, thermal shock may cause incompatibility of the moving blades 1 and the like. Therefore, immediately after the start-up, the TCA cooler 20 supplies the cabin air of which the temperature is lowered, and as the warm-up progresses, the cabin air of a gradually higher temperature is supplied. For example, the temperature can be adjusted by changing the amount of air passing through the TCA cooler 20 by the flow rate adjusting valve 23 or changing the number of operating cooling fans 24 of the TCA cooler 20 or the number of rotations. Then, finally, the cabin air at about 400 ° C. is directly supplied to the moving blades 1, the turbine main shaft (not shown), etc. to warm them up.
【００３１】暖機が終了すると、動翼１の冷却媒体を車
室空気から蒸気へ切替える。ここで、定速運転時にはガ
スタービンの排気ガス温度が３００℃程度であるので、
ＨＰ−ＳＨ８０で作られる蒸気の温度もこれ以上高くは
できない。したがって、この蒸気にＨＲＳＧに備えられ
たＨＰ−ＳＨ８０の高圧蒸気を使用する限りは、この温
度よりも高い温度の蒸気は得られない。しかし、このガ
スタービン９０では、ＨＰ−ＳＨ８０の高圧蒸気を使用
する代わりに静翼４を冷却した蒸気を使用する。静翼４
を冷却する蒸気はおよそ３００℃で静翼４内部の冷却流
路へ供給され、この冷却流路を通過する間に熱交換をし
て冷却流路の出口から排出されるが、このときの蒸気温
度は約４００℃である。したがって、静翼４を冷却した
後の蒸気を使えば、暖機運転におけるガスタービン９０
の排ガス温度以上の蒸気を得ることができる。そして、
上述した通り、動翼１は車室空気によっておよそ４００
℃まで暖められており、静翼４を冷却した蒸気の温度と
ほぼ同じ温度になっているので、動翼１の冷却媒体を滑
らかに切替えることができる。When the warm-up is completed, the cooling medium for the moving blade 1 is switched from the cabin air to the steam. Here, since the exhaust gas temperature of the gas turbine is about 300 ° C. during constant speed operation,
The temperature of steam produced by HP-SH80 cannot be raised any higher. Therefore, as long as the HP-SH80 high-pressure steam provided in the HRSG is used for this steam, steam having a temperature higher than this temperature cannot be obtained. However, in this gas turbine 90, instead of using the HP-SH80 high-pressure steam, the steam in which the stationary blades 4 are cooled is used. Stationary wings 4
The steam that cools the air is supplied to the cooling flow passage inside the stationary blade 4 at about 300 ° C., heat is exchanged while passing through this cooling flow passage, and the steam is discharged from the outlet of the cooling flow passage. The temperature is about 400 ° C. Therefore, if the steam after cooling the stationary blades 4 is used, the gas turbine 90 in the warm-up operation
It is possible to obtain steam having a temperature equal to or higher than the exhaust gas temperature. And
As described above, the rotor blade 1 is about 400
Since it has been warmed up to 0 ° C. and the temperature is almost the same as the temperature of the steam that has cooled the stationary blade 4, the cooling medium of the moving blade 1 can be smoothly switched.
【００３２】なお、静翼４を冷却する蒸気は、補助蒸気
ヘッダ８１から供給しても、ＨＰ−ＳＨ８０から供給し
てもよい。ＨＰ−ＳＨ８０から供給する場合、暖機運転
中は３００℃以上の蒸気を生成することはできないの
で、ここから供給される蒸気も３００℃程度である。し
かし、静翼４を冷却した後は１００℃程度の温度上昇が
あるので、車室空気温度とほぼ同程度の温度になる。The steam for cooling the stationary blades 4 may be supplied from the auxiliary steam header 81 or the HP-SH 80. When supplied from HP-SH80, steam of 300 ° C. or higher cannot be generated during warm-up operation, so the steam supplied from here is also about 300 ° C. However, after cooling the stationary blade 4, there is a temperature increase of about 100 ° C., so that the temperature becomes almost the same as the cabin air temperature.
【００３３】ここで、動翼１の冷却媒体を車室空気から
蒸気へ切替える場合には、両者の温度を揃える必要があ
る。これは、動翼１の冷却媒体を切替える際に、車室空
気と蒸気との温度差が大きいと、ガスタービン９０のタ
ービン主軸に生ずる軸振動が大きくなり、その許容値を
超える場合があるからである。そして、タービン主軸の
軸振動が許容値を超えると、それ以上の運転は危険なの
でガスタービン９０の運転が停止（トリップ）する。こ
のタービン主軸の軸振動は、タービン主軸の周方向に温
度分布が生じたり、タービン主軸に連結されているロー
ターディスクの周方向に温度分布が生じたりすることに
よって発生する。Here, when switching the cooling medium of the moving blade 1 from the cabin air to the steam, it is necessary to equalize the temperatures of both. This is because, when the cooling medium of the moving blade 1 is switched, if the temperature difference between the cabin air and the steam is large, the shaft vibration generated in the turbine main shaft of the gas turbine 90 becomes large and may exceed the allowable value. Is. When the shaft vibration of the turbine main shaft exceeds the allowable value, further operation is dangerous and the operation of the gas turbine 90 is stopped (tripped). The axial vibration of the turbine main shaft occurs due to the temperature distribution in the circumferential direction of the turbine main shaft or the temperature distribution in the circumferential direction of the rotor disk connected to the turbine main shaft.
【００３４】そして、切替え対象である車室空気と蒸気
との温度を揃えれば、この温度分布が小さくなり、ター
ビン主軸の軸振動を許容値以内に収めることができる。
実際の運用上は両者の温度差が１５℃以内であれば、タ
ービン主軸の軸振動を許容値に収めることができる。た
だし、温度差が１５℃以内という条件における軸振動値
は、その許容限界に近い。したがって、より安定して冷
却媒体を切替えるには車室空気と蒸気との温度差を１２
〜１３℃以内とすることが好ましく、さらに安全を見込
むと両者の温度差を１０℃以内とすることが望ましい。If the temperatures of the vehicle interior air and the steam to be switched are made uniform, this temperature distribution becomes smaller and the shaft vibration of the turbine main shaft can be kept within the allowable value.
In actual operation, if the temperature difference between the two is within 15 ° C, the shaft vibration of the turbine main shaft can be kept within an allowable value. However, the shaft vibration value under the condition that the temperature difference is within 15 ° C. is close to the allowable limit. Therefore, in order to switch the cooling medium more stably, the temperature difference between the air and steam in the passenger compartment should be 12
It is preferable to set the temperature within -13 ° C, and in view of safety, it is preferable to set the temperature difference between the both within 10 ° C.
【００３５】車室空気の温度Ｔａと静翼４を冷却した蒸
気の温度Ｔｏとは、それぞれ温度計４１および４２によ
って測定されており、両者の温度差が１０℃以内になっ
たときに弁１７を閉じ、弁１８を開けることによって冷
却媒体を切替える。ここで、蒸気圧力調整弁１９は閉じ
た状態にしておいて、ＨＰ−ＳＨ８０の高圧蒸気がここ
を通過して動翼１に流れないようにする。また、車室空
気の温度ＴａはＴＣＡクーラー２０によって冷却した
り、静翼４を冷却した蒸気の温度Ｔｏは水噴射スプレー
３４によって蒸気冷却したりすることで、両者の温度が
上記温度範囲に収まるように制御する。ここで、この温
度制御について説明する。The temperature Ta of the passenger compartment air and the temperature To of the steam that has cooled the stationary vanes 4 are measured by thermometers 41 and 42, respectively. When the temperature difference between the two is within 10 ° C., the valve 17 The cooling medium is switched by closing the valve and opening the valve 18. Here, the steam pressure regulating valve 19 is kept in a closed state so that the high pressure steam of the HP-SH 80 does not flow therethrough to the moving blade 1. Further, the temperature Ta of the passenger compartment air is cooled by the TCA cooler 20, and the temperature To of the steam that has cooled the stationary blades 4 is cooled by the water jet spray 34, so that both temperatures fall within the above temperature range. To control. Here, this temperature control will be described.
【００３６】図２は、車室空気と蒸気との温度を揃える
ための制御方法を示す説明図である。ここで、同図
（ａ）は、制御方法を示すフローチャート、同図（ｂ）
は、制御装置のブロック図である。この制御方法は、蒸
気温度と車室空気温度との差分の絶対値が所定の温度
（ここでは１０℃）内になったときに、冷却媒体を蒸気
へ切替えるものである。図１に示すように、蒸気温度Ｔ
ｓは温度計４０により、車室空気温度Ｔａは温度計４１
により測定する。なお、温度計４０および４１はガスタ
ービン９０に設けられた冷却媒体供給口（図示せず）近
傍に設けられており、この部分で測定すれば、この制御
に対しては十分である。なお、より精度よく制御するた
めに、さらに動翼１に近い場所で測定してもよい。FIG. 2 is an explanatory view showing a control method for making the temperatures of the vehicle compartment air and steam equal. Here, FIG. 7A is a flowchart showing the control method, and FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a control device. This control method switches the cooling medium to steam when the absolute value of the difference between the steam temperature and the passenger compartment air temperature is within a predetermined temperature (here, 10 ° C.). As shown in FIG. 1, the steam temperature T
s is a thermometer 40, and the passenger compartment air temperature Ta is a thermometer 41.
To measure. The thermometers 40 and 41 are provided in the vicinity of the cooling medium supply port (not shown) provided in the gas turbine 90, and measurement at this portion is sufficient for this control. It should be noted that the measurement may be performed at a position closer to the moving blade 1 for more accurate control.
【００３７】温度計４０および４１で測定された蒸気温
度Ｔｓおよび車室空気温度Ｔａは（ステップＳ１）、測
定器１３１および１３２へ取り込まれて電気信号に変換
される。この電気信号は測定器１３１および１３２でＡ
／Ｄ変換された後、制御装置１００へ送られて、この内
部に備えられている処理部１１０の減算器１１１によっ
て両者の差分が計算される。ここで、上記Ａ／Ｄ変換さ
れた信号は、サンプリング周波数５００ｍｓで減算器１
１１に取り込まれる。なお、サンプリング周期は制御の
応答速度等を考慮して適宜設定するものであり、５００
ｍｓに限定されるものではない。この差分の絶対値ΔＴ
＝｜Ｔａ−Ｔｓ｜が所定の回数（ここでは１０回）連続
して１０℃以内に収まったとき、演算器１１２から制御
部であるコントローラ１２０に制御信号を発信する（ス
テップＳ２）。そして、動翼蒸気制御弁１０、圧力調整
弁１１および排気弁１３を制御して冷却媒体を蒸気に切
替える（ステップＳ４）。The steam temperature Ts and the passenger compartment air temperature Ta measured by the thermometers 40 and 41 (step S1) are taken into the measuring devices 131 and 132 and converted into electric signals. This electric signal is measured by the measuring instruments 131 and 132.
After the D / D conversion, the data is sent to the control device 100, and the difference between the two is calculated by the subtracter 111 of the processing unit 110 provided therein. Here, the A / D-converted signal has a sampling frequency of 500 ms and a subtractor 1
Taken in 11. The sampling cycle is set as appropriate in consideration of the response speed of control, etc.
It is not limited to ms. Absolute value ΔT of this difference
= | Ta−Ts | is within a predetermined number of times (here, 10 times) continuously within 10 ° C., a control signal is transmitted from the arithmetic unit 112 to the controller 120 which is the control unit (step S2). Then, the blade steam control valve 10, the pressure regulating valve 11 and the exhaust valve 13 are controlled to switch the cooling medium to steam (step S4).
【００３８】なお、信号にノイズがのりやすい環境下で
制御する場合には、ノイズの影響によってΔＴが連続し
て１０℃以内に収まらない場合がある。この場合には、
例えば、あるサンプリング周期で測定した温度に基づい
て求めたΔＴを１０回平均した値が１０℃以内に収まっ
たときに、冷却媒体を切替えてもよい。このようにする
と、ノイズの影響を除去できるので、無闇に長い時間温
度調節をすることなく、冷却媒体を切替えることができ
る。ΔＴが１０℃以内に収まったことを判断する方法に
ついて、二つの例をあげて説明したが、蒸気温度Ｔｓと
車室空気温度Ｔａとの温度差が１０℃以内に収まったこ
との判断は、これらの判断方法に限定されるものではな
い。例えば、タービン主軸（図示せず）の温度を基準と
して、両者をこの温度の±５℃以内の範囲に収めるよう
にしてもよい。When the signal is controlled in an environment where noise is likely to occur, ΔT may not be continuously within 10 ° C. due to the influence of noise. In this case,
For example, the cooling medium may be switched when the value obtained by averaging ΔT obtained based on the temperature measured in a certain sampling cycle ten times is within 10 ° C. In this way, the influence of noise can be removed, so that the cooling medium can be switched without inconveniently adjusting the temperature for a long time. The method for determining that ΔT is within 10 ° C. has been described with reference to two examples. However, the determination that the temperature difference between the steam temperature Ts and the cabin air temperature Ta is within 10 ° C. is It is not limited to these judgment methods. For example, with the temperature of the turbine main shaft (not shown) as a reference, both may be kept within ± 5 ° C. of this temperature.
【００３９】差分の絶対値ΔＴが１０℃以内に収まらな
い場合には、演算器１１２からコントローラ１２０に制
御信号を送る。そして、コントローラ１２０によってＴ
ＣＡクーラー２０または水噴射スプレー３４を作動さ
せ、ＴａまたはＴｓを調整して、ΔＴを１０℃以内に収
めるように制御する（ステップＳ３）。このとき、車室
空気または冷却蒸気の比熱から、どの程度の空気をバイ
パスさせれば、あるいはどの程度の水を噴射すればどの
くらい温度が下がるのかを計算できる。したがって、こ
の計算値を温度のフィードバックとともに使用すると、
より早くΔＴを所定の温度範囲に収めることができる。
なお、ＴＣＡクーラー２０または高圧給水ポンプ３７は
両方同時に作動させてもよいし、どちらか一方のみを作
動させて、ΔＴを１０℃以内に収めるようにしてもよ
い。When the absolute value ΔT of the difference does not fall within 10 ° C., the arithmetic unit 112 sends a control signal to the controller 120. Then, by the controller 120, T
The CA cooler 20 or the water jet spray 34 is operated, Ta or Ts is adjusted, and ΔT is controlled to be within 10 ° C. (step S3). At this time, from the specific heat of the passenger compartment air or the cooling steam, it is possible to calculate how much air should be bypassed or how much water should be injected to lower the temperature. So if you use this calculated value with temperature feedback,
It is possible to bring ΔT into a predetermined temperature range earlier.
Both the TCA cooler 20 and the high-pressure water supply pump 37 may be operated at the same time, or only one of them may be operated to keep ΔT within 10 ° C.
【００４０】ここで、蒸気温度を上昇させるには、ＨＲ
ＳＧに入力される熱エネルギーを大きくする必要がある
が、ＨＲＳＧは熱容量が大きいため、短時間で蒸気温度
を上昇させることは困難である。このため、冷却空気温
度Ｔａの方が蒸気温度Ｔｓよりも高い場合には、ＴＣＡ
クーラー２０を通過する空気温度を増やす等して冷却空
気の温度を下げて、ΔＴを１０℃以内に収める。一方、
車室空気温度Ｔａよりも蒸気温度Ｔｓの方が高い場合に
は、蒸気に水噴射することで蒸気温度Ｔｓを下げつつＴ
ＣＡクーラー２０を通過する冷却空気の量を少なくする
ことで、車室空気温度Ｔａを高くする。このようにする
と、車室空気温度Ｔａと蒸気温度Ｔｓとが同時に接近す
るので、より短い時間でΔＴを１０℃以内に収めること
ができる。Here, in order to raise the steam temperature, HR
Although it is necessary to increase the heat energy input to SG, it is difficult to raise the steam temperature in a short time because HRSG has a large heat capacity. Therefore, when the cooling air temperature Ta is higher than the steam temperature Ts, the TCA
The temperature of the cooling air is lowered by increasing the temperature of the air passing through the cooler 20 to keep ΔT within 10 ° C. on the other hand,
When the steam temperature Ts is higher than the passenger compartment air temperature Ta, water is injected into the steam to lower the steam temperature Ts while T
By decreasing the amount of cooling air passing through the CA cooler 20, the passenger compartment air temperature Ta is increased. In this way, the passenger compartment air temperature Ta and the steam temperature Ts approach each other at the same time, so that ΔT can be kept within 10 ° C. in a shorter time.
【００４１】なお、上記処理部１１０は専用のハードウ
エアにより実現されるものであってもよく、また、この
処理部１１０はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）に
より構成され、処理部１１０の機能を実現するためのプ
ログラム（図示省略）をメモリにロードして実行するこ
とによりその機能を実現させるものであってもよい。ま
た、この制御装置１００には、周辺機器として入力装
置、表示装置など（いずれも図示省略）をメモリにロー
ドして実行することによりその機能を実現させるもので
あってもよい。The processing unit 110 may be realized by a dedicated hardware, and the processing unit 110 is composed of a memory and a CPU (central processing unit) and has the function of the processing unit 110. The function may be realized by loading a program (not shown) for realizing in the memory and executing the program. Further, the control device 100 may realize its function by loading an input device, a display device or the like (neither of which is shown) as a peripheral device into a memory and executing the device.
【００４２】このガスタービン９０では、車室空気と静
翼４を冷却した蒸気の温度とは両者ともに４００℃程度
であるので、ほとんど温度調整をせずに冷却媒体を切替
えることができる。このため、冷却媒体の切替えに時間
を要さず、起動損失を低減できる。In this gas turbine 90, the temperature of the passenger compartment air and the temperature of the steam that has cooled the stationary blades 4 are both about 400 ° C., so that the cooling medium can be switched with little temperature adjustment. Therefore, it does not take time to switch the cooling medium, and the starting loss can be reduced.
【００４３】このガスタービン９０は、静翼４を冷却し
た蒸気をさらに動翼１の冷却にも使用する。このため、
静翼４および動翼１にそれぞれ別系統の蒸気供給系を備
えて冷却蒸気を供給していたこれまでのガスタービンと
比較して、蒸気量を半分にできる。したがって、この分
だけ起動損失を少なくすることができる。また、従来と
比較して蒸気の消費量が半分で済むので、大量の蒸気を
供給するために必要であった高圧蒸気ドラム（図１参
照）を設ける必要がなくなる。このため、プラントの構
成を簡略化でき、高圧蒸気ドラムの保守・点検の手間も
不要になるので、プラントの維持を従来よりも簡略にで
きる。In the gas turbine 90, the steam obtained by cooling the stationary blade 4 is also used for cooling the moving blade 1. For this reason,
The amount of steam can be halved as compared with the conventional gas turbine in which the stationary blades 4 and the moving blades 1 are provided with separate steam supply systems to supply cooling steam. Therefore, the starting loss can be reduced by this amount. Further, since the steam consumption is half that of the conventional one, it is not necessary to provide a high-pressure steam drum (see FIG. 1), which was necessary to supply a large amount of steam. Therefore, the construction of the plant can be simplified and the maintenance and inspection of the high-pressure steam drum becomes unnecessary, so that the maintenance of the plant can be simplified more than before.
【００４４】また、このガスタービン９０では、冷却媒
体を車室空気から静翼４を冷却した蒸気に切替える段階
で、既に動翼１等が４００℃まで暖機されているので、
その後の暖機に時間を要さない。また、暖機の最終段階
においては車室空気を冷却しないで直接動翼１等に供給
してこれらを暖機できるので、車室空気を冷却するため
にＴＣＡクーラー２０を作動させる必要がなくなり、そ
の分起動損失も少なくできる。Further, in this gas turbine 90, since the moving blades 1 etc. have already been warmed up to 400 ° C. at the stage of switching the cooling medium from the cabin air to the steam that has cooled the stationary blades 4,
It does not take time to warm up thereafter. Further, in the final stage of warming up, since the vehicle interior air is not cooled and can be directly supplied to the moving blades 1 etc. to warm them up, it is not necessary to operate the TCA cooler 20 to cool the vehicle interior air. Therefore, the starting loss can be reduced.
【００４５】ここで、このガスタービン９０において、
高温部材である静翼４を冷却した後の蒸気を使用して動
翼１を冷却する期間は、ガスタービン９０を併入する前
の運転期間であることが好ましい。この理由をつぎに説
明する。ガスタービン９０の併入まではガスタービン９
０に負荷が加わっていないのでガスタービン９０の運転
状態はほぼ一定であり、排ガス温度もほとんど変化しな
い。そして、このときには３００℃程度で静翼４を冷却
した蒸気は、静翼４を冷却した時点で４００℃程度にな
る。また、ガスタービン９０の併入までにおける動翼１
の冷却では、４００℃程度で動翼１に冷却媒体を供給す
る必要がある。したがって、ガスタービン９０の併入前
においては、静翼４を冷却した蒸気の温度をほとんど調
整しないで動翼１の冷却に使用できる。Here, in this gas turbine 90,
The period in which the moving blade 1 is cooled by using the steam after cooling the stationary blade 4 which is a high temperature member is preferably the operation period before the gas turbine 90 is inserted. The reason for this will be described below. Gas turbine 9 up to gas turbine 90
Since 0 is not loaded, the operating state of the gas turbine 90 is almost constant, and the exhaust gas temperature hardly changes. Then, at this time, the steam that has cooled the stationary blades 4 at about 300 ° C. becomes about 400 ° C. when the stationary blades 4 are cooled. Further, the moving blade 1 before the gas turbine 90 is installed together
For cooling, it is necessary to supply the cooling medium to the moving blade 1 at about 400 ° C. Therefore, before the gas turbine 90 is installed, it can be used for cooling the moving blade 1 without adjusting the temperature of the steam that has cooled the stationary blade 4.
【００４６】ところが、ガスタービン９０の併入後にお
いてはガスタービン９０に負荷が加わるため、ガスター
ビン９０にはより多くの燃料が供給されて、この負荷に
対応した出力が取り出される。したがって、ガスタービ
ン９０の併入前と比較してガスタービン９０の運転状態
が変化してしまい、静翼４や動翼１の冷却媒体を供給す
る温度も変化し、排ガス温度もより高い温度へ変化す
る。このため、静翼４を冷却した蒸気の温度と、動翼１
に供給されるべき蒸気の温度とが異なる場合があるから
である。したがって、両者の温度を調整するために、静
翼４を冷却した蒸気に水噴射してその温度を下げたり、
あるいはより高温の蒸気と混合することで温度を高くし
たりすることで、動翼１に供給するべき温度に蒸気温度
を調整する必要がある。このため、ガスタービンの併入
前と比較して、蒸気の温度調整に手間とエネルギーとを
要するので、静翼４を冷却した後の蒸気を動翼１の冷却
に使用するのは、ガスタービン９０を併入する前がより
好ましいのである。However, since the load is applied to the gas turbine 90 after the gas turbine 90 is installed, more fuel is supplied to the gas turbine 90 and the output corresponding to this load is taken out. Therefore, the operating state of the gas turbine 90 changes as compared to before the gas turbine 90 is inserted, the temperature at which the cooling medium for the stationary blades 4 and the moving blades 1 is supplied also changes, and the exhaust gas temperature rises to a higher temperature. Change. Therefore, the temperature of the steam that has cooled the stationary blade 4 and the moving blade 1
This is because the temperature of the steam to be supplied to the case may differ. Therefore, in order to adjust the temperature of the both, water is jetted to the steam that has cooled the stationary blade 4 to lower the temperature,
Alternatively, it is necessary to adjust the steam temperature to the temperature to be supplied to the moving blade 1 by increasing the temperature by mixing with the higher temperature steam. For this reason, compared to before the gas turbine is installed, it takes more time and energy to adjust the temperature of the steam. Therefore, the steam after cooling the stationary blades 4 is used to cool the moving blades 1. It is more preferable before 90 is incorporated.
【００４７】なお、静翼４を冷却した蒸気を動翼１に供
給したが、ガスタービン９０の負荷によっては動翼１の
温度条件が変化するので、この場合には燃焼器９２や燃
焼器尾筒９４を冷却した後の蒸気で動翼１を冷却しても
よい。また、燃焼器尾筒９４等を冷却した蒸気や静翼４
を冷却した蒸気等を混合して、動翼１に供給するように
してもよい。このようにすると、より動翼１の冷却に適
した温度の蒸気を動翼１に供給できるので、好ましい。Although the steam that has cooled the stationary blades 4 is supplied to the moving blades 1, the temperature conditions of the moving blades 1 change depending on the load of the gas turbine 90. In this case, therefore, the combustor 92 and the combustor tails are used. The moving blade 1 may be cooled with steam after cooling the cylinder 94. In addition, the steam that has cooled the combustor transition piece 94 or the like and the stationary blades 4
The cooled steam may be mixed and supplied to the moving blade 1. This is preferable because steam having a temperature more suitable for cooling the moving blade 1 can be supplied to the moving blade 1.
【００４８】（変形例）図３は、実施の形態１の変形例
に係るガスタービンの冷却系統を示す説明図である。こ
のガスタービンは、ガスタービンの高温部材である動翼
を冷却した後の蒸気を、静翼の冷却にも使用する点に特
徴がある。図３からは明らかではないが、静翼４は内部
に冷却蒸気を流す流路を備えており、この冷却流路を蒸
気が流れることで、燃焼ガスによって上昇した静翼４の
温度を冷却する。(Modification) FIG. 3 is an explanatory diagram showing a gas turbine cooling system according to a modification of the first embodiment. This gas turbine is characterized in that the steam after cooling the moving blade, which is a high temperature member of the gas turbine, is also used for cooling the stationary blade. Although it is not clear from FIG. 3, the vane 4 is provided with a passage through which cooling steam flows, and the vapor flows through this cooling passage to cool the temperature of the vane 4 raised by the combustion gas. .
【００４９】ＨＰ−ＳＨ８０から動翼１に供給された蒸
気は、動翼１を冷却したあと、弁１７ａおよび１８を通
って静翼４の上流側へ供給される。この蒸気は、静翼４
の入り口に設けられた温度計４０ａの情報に基づいて、
必要に応じて水噴射スプレー３４ａによって水が噴射さ
れて温度が調整される。その後、この蒸気は静翼４内に
設けられた冷却流路に供給されて静翼４を冷却する。静
翼４を冷却した後の蒸気は、弁１７を通過して混合器へ
導かれ、中圧蒸気タービン（図示せず）を駆動する。こ
のガスタービン９０は、動翼１を冷却した後の蒸気を静
翼４の冷却にも使用するので、蒸気の消費量を節約でき
る。The steam supplied from the HP-SH 80 to the moving blade 1 cools the moving blade 1, and then is supplied to the upstream side of the stationary blade 4 through the valves 17a and 18. This steam is the vane 4
Based on the information of the thermometer 40a installed at the entrance of
If necessary, water is sprayed by the water spray 34a to adjust the temperature. Then, this steam is supplied to the cooling flow path provided in the stationary blade 4 to cool the stationary blade 4. The steam after cooling the stationary blades 4 passes through the valve 17 and is guided to the mixer to drive an intermediate pressure steam turbine (not shown). In this gas turbine 90, since the steam after cooling the moving blade 1 is also used for cooling the stationary blade 4, the consumption amount of steam can be saved.
【００５０】なお、負荷の状態によっては燃焼器９２や
燃焼器尾筒９４を冷却した後の蒸気が静翼４の冷却に適
当な場合もある。このような場合には、燃焼器尾筒９４
等を冷却した後の蒸気を水噴射スプレー３４ａの上流へ
導いて、上記説明と同様な方法で静翼４へ供給してもよ
い。また、動翼１を冷却した蒸気と燃焼器尾筒９４等を
冷却した蒸気とを混合して温度調節した後、静翼４へこ
の蒸気を供給してもよい。このようにすると、より細か
く静翼４に供給する蒸気温度を調整できるので、熱衝撃
の危険性等を低くでき好ましい。Depending on the load condition, the steam after cooling the combustor 92 and the combustor transition piece 94 may be suitable for cooling the vanes 4. In such a case, the combustor transition piece 94
It is also possible to guide the steam after cooling the above to the upstream of the water jet spray 34a and supply it to the stationary blade 4 by the same method as described above. Alternatively, the steam that has cooled the moving blade 1 and the steam that has cooled the combustor transition piece 94 and the like may be mixed and the temperature adjusted, and then this steam may be supplied to the stationary blade 4. This is preferable because the steam temperature supplied to the stationary blade 4 can be adjusted more finely, and the risk of thermal shock can be reduced.
【００５１】（実施の形態２）図４は、この発明の実施
の形態２に係るガスタービン複合発電プラントを示す説
明図である。このガスタービン複合発電プラントは、動
静翼等の高温部材に対して蒸気冷却システムを使用した
ガスタービンを含んだものである。そして、静翼を冷却
した後の蒸気を動翼の冷却にも使用する点に特徴があ
る。(Embodiment 2) FIG. 4 is an explanatory diagram showing a gas turbine combined cycle power plant according to Embodiment 2 of the present invention. This gas turbine combined cycle power plant includes a gas turbine using a steam cooling system for high temperature members such as moving and stationary blades. And, it is characterized in that the steam after cooling the stationary blade is also used for cooling the moving blade.
【００５２】ガスタービン５００は、圧縮機５０５と、
燃焼器５４６と、タービン５３０とを備えており、圧縮
機５０５で圧縮された高温・高圧の空気が燃焼器５４６
に導かれる。燃焼器５４６では、この高温・高圧の空気
に、天然ガス等のガス燃料や、軽油、軽重油等の液体燃
料を噴射して燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。
燃焼ガスは燃焼器尾筒５４５を通ってタービン５３０へ
噴射され、タービン５３０で高温・高圧の燃焼ガスが持
つ熱エネルギーを回転エネルギーに変換する。この回転
エネルギーによって圧縮機５０５が駆動され、圧縮機５
０５を駆動した残りの回転エネルギーによって発電機６
００が駆動されて電力を発生する。The gas turbine 500 includes a compressor 505,
The combustor 546 and the turbine 530 are provided, and the high-temperature and high-pressure air compressed by the compressor 505 is combustor 546.
Be led to. In the combustor 546, gas fuel such as natural gas or liquid fuel such as light oil or light heavy oil is injected into the high temperature and high pressure air and burned to generate high temperature combustion gas.
The combustion gas is injected into the turbine 530 through the combustor transition piece 545, and in the turbine 530, the thermal energy of the high temperature / high pressure combustion gas is converted into rotational energy. The compressor 505 is driven by this rotational energy, and the compressor 5
Generator 6 by the remaining rotational energy that drives 05
00 is driven to generate electric power.
【００５３】ガスタービン５００は発電機６００によっ
て起動された後昇速し、一定の回転数（３０００または
３６００ｒｐｍ）で定速運転に入って、車室５０３から
抽気される車室空気によって動翼５３１、タービン主軸
５３２等を暖機する。静翼５３５と動翼５３１とは、静
翼５３５を冷却した蒸気を動翼５３１へ導くための配管
５３８によってつながれている。また、静翼５３５は補
助蒸気による暖機終了後に動翼５３１の冷却媒体を車室
空気からＨＰ−ＳＨ７２１の高圧蒸気へ切替える。この
ときには、車室空気と高圧蒸気との温度を揃えて、具体
的には両者の温度差を１０℃以内に揃えてから切替え
る。両者の温度差を１０℃以内に揃える手順は上述した
通りであり、制御装置１００によってＴＣＡクーラー５
２０や水噴射スプレー５３４が作動することで、両者の
温度差を１０℃以内に合わせる。両者の温度が１０℃以
内になったら、圧力調整弁５１１、５１０、５１３等を
開閉して、冷却媒体を高圧蒸気に切替える。The gas turbine 500 is started up by the generator 600, then speeds up, enters constant speed operation at a constant rotation speed (3000 or 3600 rpm), and the rotor blade 531 is moved by the passenger compartment air extracted from the passenger compartment 503. Warm up the turbine main shaft 532 and the like. The stationary blade 535 and the moving blade 531 are connected by a pipe 538 for guiding the steam that has cooled the stationary blade 535 to the moving blade 531. Further, the stationary blade 535 switches the cooling medium of the moving blade 531 from the cabin air to the high pressure steam of HP-SH721 after the completion of the warm-up by the auxiliary steam. At this time, the temperatures of the cabin air and the high-pressure steam are made uniform, and specifically, the temperature difference between the two is made within 10 ° C. before switching. The procedure for adjusting the temperature difference between the two to within 10 ° C. is as described above, and the controller 100 controls the TCA cooler 5 to operate.
20 and the water spray 534 are activated to adjust the temperature difference between the two to within 10 ° C. When the temperature of both becomes within 10 ° C., the pressure adjusting valves 511, 510, 513, etc. are opened and closed to switch the cooling medium to high pressure steam.
【００５４】このガスタービン複合発電プラントでは、
静翼５３５を冷却したあとの蒸気を動翼５３１の冷却に
使用するので、蒸気の使用量を従来の半分にできる。ま
た、暖機終了時点においては、静翼５３５を冷却した蒸
気の温度は、動翼５３１の冷却等に使用している車室空
気温度とほぼ等しい。したがって、動翼５３１の冷却媒
体を静翼冷却後の蒸気に切替える際には、ほとんど温度
調整することなく切替えることができる。In this gas turbine combined cycle power plant,
Since the steam after cooling the stationary blade 535 is used for cooling the moving blade 531, the amount of steam used can be halved as compared with the conventional one. At the end of warming up, the temperature of the steam that has cooled the stationary vanes 535 is approximately equal to the temperature of the passenger compartment air used for cooling the moving vanes 531 and the like. Therefore, when the cooling medium of the moving blade 531 is switched to the steam after the cooling of the stationary blade, the cooling medium can be switched with almost no temperature adjustment.
【００５５】このため、動翼５３１やタービン主軸５３
２の暖機時に、車室空気を冷却して使用する必要がなく
なるので、この冷却に要するエネルギーを節約できる。
また、従来よりも高い温度で暖機できるので、ガスター
ビン５００の起動から定格運転までに要する時間もそれ
だけ短くできる。これらの作用によって、このガスター
ビン５００では従来のガスタービンよりも起動損失を低
く抑えることができる。Therefore, the rotor blade 531 and the turbine main shaft 53 are
Since it is not necessary to cool and use the passenger compartment air during the warm-up of 2, the energy required for this cooling can be saved.
Further, since the temperature can be warmed up at a higher temperature than before, the time required from the start of the gas turbine 500 to the rated operation can be shortened accordingly. Due to these actions, the starting loss of the gas turbine 500 can be suppressed lower than that of the conventional gas turbine.
【００５６】また、起動から定格負荷までに要する時間
も従来より短くできるので、電力需要に応じた運転が容
易になる。さらに、従来よりも高い車室空気温度で動翼
５３１やタービン主軸５３２を暖機できるので、冷却媒
体を車室空気から蒸気へ切替えた際にも蒸気の結露を起
こす危険性を低くできる。このため、結露による回転バ
ランスの乱れに起因する振動を低減できるので、ガスタ
ービンのトリップを抑えて安定した運転ができる。Further, since the time required from startup to the rated load can be shortened as compared with the conventional case, the operation according to the power demand becomes easy. Further, since the moving blades 531 and the turbine main shaft 532 can be warmed up at a cabin air temperature higher than before, the risk of dew condensation of steam can be reduced even when the cooling medium is switched from cabin air to steam. For this reason, it is possible to reduce the vibration caused by the disturbance of the rotation balance due to the dew condensation, so that the trip of the gas turbine can be suppressed and the stable operation can be performed.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るガ
スタービン（請求項１）では、静翼や燃焼器尾筒等の冷
却を要するガスタービンの高温部材を冷却した後の蒸気
を、同じく冷却を要する高温部材である動翼や燃焼器等
の冷却に使用するようにした。このため、ある高温部材
を冷却した後の蒸気を、他の高温部材を冷却するために
使用できるので、それだけ蒸気の使用量を少なくでき、
起動損失を低減できる。また、冷却対象である高温部材
の温度レベルに合わせた蒸気を供給できるので、温度調
整の手間を軽減できる。As described above, in the gas turbine according to the present invention (Claim 1), the steam after cooling the high temperature member of the gas turbine requiring cooling, such as the stationary blades and the combustor transition piece, is It is designed to be used for cooling high-temperature members such as moving blades and combustors that require cooling. Therefore, the steam after cooling a certain high-temperature member can be used to cool the other high-temperature members, so the amount of steam used can be reduced accordingly.
Starting loss can be reduced. Further, since the steam that matches the temperature level of the high temperature member to be cooled can be supplied, the labor for temperature adjustment can be reduced.
【００５８】また、この発明に係るガスタービン（請求
項２）では、ガスタービンの静翼その他の高温部材を冷
却した後の蒸気を、動翼の冷却に使用するようにした。
このため、動翼と静翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気を供
給する必要はないので、冷却蒸気の消費量を従来の約半
分にできる。また、動翼の冷却媒体を車室空気から静翼
を冷却した後の蒸気へ切替える際には、両者の温度をほ
とんど調整することなく切替えることができる。このた
め、従来と比較して温度調整に要するエネルギーや手間
を低減できる。また、従来よりも高い温度で暖機できる
ので、ガスタービンの起動から定格運転までに要する時
間もそれだけ短くできる。これらの作用により、従来よ
りもガスタービンの起動損失を従来よりも低く抑えるこ
とができる。Further, in the gas turbine according to the present invention (claim 2), the steam after cooling the stationary blades and other high temperature members of the gas turbine is used for cooling the moving blades.
For this reason, it is not necessary to separately supply the cooling steam to the moving blade and the stationary blade, so that the consumption of the cooling steam can be reduced to about half that of the conventional case. Further, when switching the cooling medium of the moving blades from the cabin air to the steam after cooling the stationary blades, it is possible to switch the cooling mediums without substantially adjusting the temperature of both. Therefore, energy and labor required for temperature adjustment can be reduced as compared with the conventional case. Further, since the temperature can be warmed up at a higher temperature than before, the time required from the start of the gas turbine to the rated operation can be shortened accordingly. By these actions, the starting loss of the gas turbine can be suppressed lower than in the past.
【００５９】また、この発明に係るガスタービン（請求
項３）では、動翼を冷却した後の蒸気を静翼の冷却に使
用するようにしたので、静翼と動翼とにそれぞれ別個に
冷却蒸気を供給する必要はなくなる。その結果、冷却蒸
気の消費量を従来の半分にできるので、この分、起動損
失を抑えることができる。Further, in the gas turbine according to the present invention (claim 3), since the steam after cooling the moving blades is used for cooling the stationary blades, the stationary blades and the moving blades are cooled separately. There is no need to supply steam. As a result, the consumption of the cooling steam can be halved as compared with the conventional one, so that the starting loss can be suppressed accordingly.
【００６０】また、この発明に係るガスタービン（請求
項４）では、動翼の冷却媒体を車室空気温度からガスタ
ービンの高温部材を冷却した後の蒸気へ切替える際に、
両者の温度を揃えてから切替えるようにした。このた
め、冷却媒体の切替え時における軸振動を許容値以内に
収めることができるので、ガスタービンのトリップを招
くことなく安定して運転できる。Further, in the gas turbine according to the present invention (claim 4), when the cooling medium of the moving blade is switched from the cabin air temperature to the steam after cooling the high temperature member of the gas turbine,
The temperature of both is adjusted and then switched. Therefore, the shaft vibration at the time of switching the cooling medium can be kept within the allowable value, and the gas turbine can be stably operated without causing a trip.
【００６１】また、この発明に係るガスタービン（請求
項５）では、上記ガスタービンにおいて、さらに、ガス
タービンを併入する前に、静翼その他の高温部材を冷却
した後の蒸気を上記動翼の冷却媒体として使用するよう
にした。このため、静翼を冷却した後の蒸気を動翼の冷
却媒体としてほとんど温度調整なしに使用できるので、
温度調整の手間を要さず素早く冷却媒体を切替えること
ができる。これによって、ガスタービンの起動から定格
負荷運転までに要する時間を短縮できるので、その分、
起動損失を抑えることができる。Further, in the gas turbine according to the present invention (claim 5), in the gas turbine, the steam after cooling the stationary blades and other high temperature members is further mixed with the moving blade before the gas turbine is incorporated. It was used as a cooling medium. Therefore, the steam after cooling the stationary blades can be used as a cooling medium for the moving blades with almost no temperature adjustment.
The cooling medium can be switched quickly without the need for temperature adjustment. As a result, the time required from the start of the gas turbine to the rated load operation can be shortened.
Start-up loss can be suppressed.
【００６２】また、この発明に係るガスタービンの運転
方法（請求項６）では、静翼その他のガスタービンの高
温部材を冷却した後の蒸気を動翼の冷却に使用するガス
タービンにおいて、動翼の冷却媒体を車室空気からこの
蒸気に切替える際には、両者の温度を揃えてから切替え
るようにした。このため、ガスタービンの軸振動を許容
値以内に収めることができるので、ガスタービンのトリ
ップを招くことなく安定してガスタービンの運転ができ
る。また、静翼等を冷却した後の蒸気を使用して動翼を
冷却するので、動翼と静翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気
を供給する必要はなく、冷却蒸気の消費量を従来の半分
にできる。さらに、この発明に係るコンピュータプログ
ラム（請求項８）によれば、このガスタービンの運転方
法をコンピュータに実行させるためのプログラムによっ
て、このガスタービンの運転方法がコンピュータを利用
して実現できる。Further, in the gas turbine operating method according to the present invention (claim 6), in the gas turbine in which the steam after cooling the high temperature member of the gas turbine such as the stationary blade is used for cooling the moving blade, When switching the cooling medium from the cabin air to this steam, the temperatures of both of them are made uniform before switching. Therefore, the shaft vibration of the gas turbine can be kept within the allowable value, and the gas turbine can be stably operated without causing a trip of the gas turbine. Further, since the moving blade is cooled by using steam after cooling the stationary blade etc., it is not necessary to separately supply the cooling steam to the moving blade and the stationary blade, and the consumption amount of the cooling steam is half that of the conventional one. You can Further, according to the computer program of the present invention (claim 8), the program for causing the computer to execute the method of operating the gas turbine can realize the method of operating the gas turbine using the computer.
【００６３】また、この発明に係るガスタービンの運転
方法（請求項７）では、ガスタービンの併入前に、動翼
の冷却媒体を車室空気から静翼等を冷却した蒸気に切替
えるようにした。このため、静翼等を冷却した後の蒸気
をそのまま使用でき、温度調整の手間を要さないので、
定格負荷運転までに要する時間を短縮できる。さらに、
この発明に係るコンピュータプログラム（請求項８）に
よれば、このガスタービンの運転方法をコンピュータに
実行させるためのプログラムによって、このガスタービ
ンの運転方法がコンピュータを利用して実現できる。Further, in the method for operating a gas turbine according to the present invention (claim 7), the cooling medium for the moving blades is switched from the cabin air to steam for cooling the stationary blades, etc. before the gas turbines are installed together. did. For this reason, the steam after cooling the stationary blades can be used as it is, and there is no need to adjust the temperature.
The time required to operate at the rated load can be shortened. further,
According to the computer program of the present invention (claim 8), the program for causing the computer to execute the method of operating the gas turbine can realize the method of operating the gas turbine using the computer.
【００６４】また、この発明に係るガスタービン複合発
電プラント（請求項９）では、蒸気冷却を適用したガス
タービンであって、ガスタービンの静翼等を冷却した蒸
気を動翼の冷却に使用するようにした。このため、動翼
と静翼とにそれぞれ別個に冷却蒸気を供給する必要はな
いので、冷却蒸気の消費量を従来の半分にできる。ま
た、動翼の冷却媒体を切替える際には従来よりも高い温
度の蒸気を使用できるので、車室空気の温度調整に要す
るエネルギーを低減できる。そして、従来よりも高い温
度の車室空気によって動翼等を暖機できるので、プラン
トの起動から定格運転までに要する時間もそれだけ短く
できる。その結果、これまでよりもガスタービン複合発
電プラントの起動損失を低く抑えることができるので経
済的である。Further, in the gas turbine combined cycle power plant according to the present invention (claim 9), the gas turbine is applied with steam cooling, and the steam obtained by cooling the stationary blades of the gas turbine is used for cooling the moving blades. I did it. For this reason, it is not necessary to separately supply the cooling steam to the moving blade and the stationary blade, so that the consumption of the cooling steam can be halved as compared with the conventional case. Further, when switching the cooling medium for the moving blades, steam having a higher temperature than before can be used, so that the energy required for adjusting the temperature of the cabin air can be reduced. Further, since the moving blades and the like can be warmed up by the cabin air having a higher temperature than before, the time required from the start of the plant to the rated operation can be shortened accordingly. As a result, the start-up loss of the gas turbine combined cycle power plant can be suppressed lower than ever, which is economical.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】この発明の実施の形態１に係るガスタービンの
冷却系統を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cooling system of a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】車室空気と蒸気との温度を揃えるための制御方
法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a control method for making the temperatures of the cabin air and steam equal.
【図３】実施の形態１の変形例に係るガスタービンの冷
却系統を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cooling system of a gas turbine according to a modified example of the first embodiment.
【図４】この発明の実施の形態２に係るガスタービン複
合発電プラントを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a gas turbine combined power generation plant according to a second embodiment of the present invention.
【図５】動静翼に蒸気冷却を適用したガスタービンの部
分断面図である。FIG. 5 is a partial sectional view of a gas turbine in which steam cooling is applied to moving and stationary blades.
【図６】高温部に蒸気冷却を採用したガスタービン複合
プラントを示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a gas turbine combined plant that employs steam cooling in a high temperature part.
１、５３１ 動翼 ３、５０３ 車室 ４、５３５ 静翼 １０ 動翼蒸気制御弁 １１、５１１ 圧力調整弁 １３ 排気弁 １５、１７、１７ａ、１８ 弁 １９ 蒸気圧力調整弁 ２０、５２０ ＴＣＡクーラー ２３ 流量調整弁 ２４ 冷却ファン ３４、３４ａ、５３４ 水噴射スプレー ３７ 高圧給水ポンプ ４０、４０ａ、４１、４２ 温度計 ５０ 連結管 ５１、５２ 配管 ８１ 補助蒸気ヘッダ ９０、５００ ガスタービン １００ 制御装置 １１０ 処理部 １１１ 減算器 １１２ 演算器 １２０ コントローラ １３１ 測定器 ５０５ 圧縮機 ５３０ タービン ５３２ タービン主軸 ５３８ 配管 ５４５ 燃焼器尾筒 ５４６ 燃焼器 ６００ 発電機 ９１ 圧縮機 ９２ 燃焼器 ９３ タービン ９４ 燃焼器尾筒 1,531 rotor blades 3,503 passenger compartment 4,535 stationary wings 10 Moving blade steam control valve 11,511 Pressure regulating valve 13 Exhaust valve 15, 17, 17a, 18 valves 19 Steam pressure control valve 20,520 TCA cooler 23 Flow control valve 24 cooling fan 34, 34a, 534 Water injection spray 37 High-pressure water supply pump 40, 40a, 41, 42 Thermometer 50 connecting pipe 51, 52 piping 81 Auxiliary steam header 90,500 gas turbine 100 control device 110 processing unit 111 subtractor 112 arithmetic unit 120 controller 131 Measuring instrument 505 compressor 530 turbine 532 turbine spindle 538 piping 545 Combustor tail tube 546 Combustor 600 generator 91 compressor 92 Combustor 93 turbine 94 Combustor tail tube
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA06 DA23 5H590 AA01 AA02 AA30 CA08 CA29 CC01 EA01 EA07 EB21 FA01 GB05 HA18 JA02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA06 DA23 5H590 AA01 AA02 AA30 CA08 CA29 CC01 EA01 EA07 EB21 FA01 GB05 HA18 JA02
Claims (9)
と、 燃料と前記圧縮機で生成された燃焼用空気とを燃焼させ
る燃焼器と、 内部に冷却流路が設けられ、且つ少なくとも蒸気がこの
冷却流路に供給されることで、前記燃焼器の燃焼ガスに
よって上昇した温度が冷却される動翼、静翼その他のガ
スタービンの高温部材と、 前記燃焼器からの燃焼ガスが前記動翼に噴射されること
によって駆動されるタービンとを備え、 前記高温部材のうち少なくとも一つの高温部材を冷却し
た後の蒸気を、これ以外の高温部材のうち少なくとも一
つの高温部材の冷却蒸気として使用することを特徴とす
るガスタービン。1. A compressor for compressing air to produce combustion air, a combustor for combusting fuel and combustion air produced by the compressor, a cooling passage provided inside, and at least steam. Is supplied to this cooling flow path, the moving blades, the stationary blades, and other high-temperature members of the gas turbine that cool the temperature raised by the combustion gas of the combustor, and the combustion gas from the combustor A turbine driven by being injected into the blades, and using the steam after cooling at least one high temperature member of the high temperature members as cooling steam for at least one high temperature member of the other high temperature members A gas turbine characterized by:
上記動翼の内部冷却流路に導いて、当該動翼の冷却蒸気
とすることを特徴とする請求項１に記載のガスタービ
ン。2. The gas turbine according to claim 1, wherein the steam after cooling the stationary blade is guided to an internal cooling flow path of the moving blade to be used as the cooling steam for the moving blade. .
上記静翼の内部冷却流路に導いて、当該静翼の冷却蒸気
とすることを特徴とする請求項１に記載のガスタービ
ン。3. The gas turbine according to claim 1, wherein the steam after cooling the moving blades is guided to an internal cooling flow path of the stationary blades to be used as the cooling steam for the stationary blades. .
空気を冷却媒体として使用した後に、上記高温部材を冷
却した後の蒸気を冷却媒体として使用するものであり、 上記ガスタービンの高温部材から上記動翼へ蒸気を導く
配管と、 前記高温部材を冷却した後の蒸気温度と前記車室空気温
度とを揃えた後、前記動翼の冷却媒体を車室空気から高
温部材を冷却した後の蒸気に切替える冷却媒体切替え手
段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタ
ービン。4. The high-temperature member of the gas turbine, wherein the moving blade uses the cabin air of the gas turbine as a cooling medium and then uses the steam after cooling the high-temperature member as a cooling medium. From the pipe for guiding steam to the moving blade, after aligning the steam temperature after cooling the high-temperature member and the cabin air temperature, after cooling the high-temperature member from the cabin air with the cooling medium of the bucket. 2. The gas turbine according to claim 1, further comprising: a cooling medium switching unit that switches the steam to the steam.
上記高温部材を冷却した後の蒸気を上記動翼の冷却媒体
として使用することを特徴とする請求項１、２または４
のいずれか一つに記載のガスタービン。5. Further, before installing the gas turbine,
5. The steam after cooling the high temperature member is used as a cooling medium for the moving blades.
The gas turbine according to any one of 1.
ービンの車室空気から、動翼を除く、静翼その他のガス
タービンの高温部材を冷却した後の蒸気に切替えるにあ
たって、 前記車室空気温度と前記蒸気温度とを測定し、この測定
結果に基づいて前記車室空気温度または前記蒸気温度の
うち少なくとも一方を調整することにより、両者の温度
を揃える工程と、 前記車室空気温度と前記蒸気温度とを揃えた後、前記ガ
スタービン動翼の冷却媒体を車室空気から蒸気へ切替え
る工程と、 を有することを特徴とするガスタービンの運転方法。6. When switching the cooling medium of the gas turbine rotor blade from the cabin air of the gas turbine to the steam after cooling the stator blades and other high temperature members of the gas turbine excluding the rotor blade, the cabin air Measuring the temperature and the steam temperature, by adjusting at least one of the vehicle compartment air temperature or the steam temperature based on the measurement result, the step of aligning both temperatures, the vehicle compartment air temperature and the A step of switching the cooling medium of the gas turbine rotor blade from the cabin air to the steam after adjusting the steam temperature to the same, and a method of operating the gas turbine.
スタービン動翼の冷却媒体を車室空気から上記高温部材
を冷却した後の蒸気に切替えることを特徴とする請求項
６に記載のガスタービンの運転方法。7. The gas according to claim 6, wherein the cooling medium for the gas turbine rotor blades is switched from the cabin air to the steam after cooling the high temperature member before the gas turbine is installed together. How to operate a turbine.
ンの運転方法の各工程をコンピュータに実行させること
を特徴とするコンピュータプログラム。8. A computer program for causing a computer to execute each step of the method for operating a gas turbine according to claim 6 or 7.
スタービンと、 このガスタービンに接続された発電機と、 前記ガスタービンの排ガスによって蒸気を生成する排熱
回収ボイラーと、 当該排熱回収ボイラーで生成された蒸気を前記ガスター
ビンの高温部材に供給し、当該高温部材を冷却するため
の配管と、 前記排熱回収ボイラーで生成された蒸気が供給され、発
電機を駆動して電力を発生する蒸気タービンと、 を備えたことを特徴とするガスタービン複合発電プラン
ト。9. A gas turbine according to any one of claims 1 to 5, a generator connected to the gas turbine, an exhaust heat recovery boiler that generates steam by the exhaust gas of the gas turbine, The steam generated by the exhaust heat recovery boiler is supplied to the high temperature member of the gas turbine, and piping for cooling the high temperature member and the steam generated by the exhaust heat recovery boiler are supplied to drive the generator. A gas turbine combined cycle power plant, comprising: a steam turbine that generates electricity by generating electricity.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010048822A (en) * | 2009-11-30 | 2010-03-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Single-shaft combined plant, and starting method of single-shaft combined plant |
| JP2014181651A (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combined plant and method of cooling high-temperature component in gas turbine |
| CN115289449A (en) * | 2022-06-23 | 2022-11-04 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | Temperature difference control system for TCA cooler |
-
2001
- 2001-09-13 JP JP2001278825A patent/JP2003083004A/en active Pending
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