JP2003328774A - ガスタービンコンパートメント内監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンコンパートメント２内で異常が
検出された場合には、速やかに異常発生位置を特定でき
るようにする。 【解決手段】 ガスタービンコンパートメント２内のガ
ス濃度、振動、騒音、温度等の少なくとも１の状態量を
複数箇所で計測できるように状態量計測装置３を設け
る。そして、ガスタービンコンパートメント２内で異常
が発生した場合には、複数の状態量計測装置３から信号
に基づき３次元空間でのガス濃度分布を求め、その内で
最もガス濃度が高い位置を最高ガス濃度点とする。次
に、最高ガス濃度点に隣接する複数の計測点における計
測データのうち、この最高ガス濃度点に最も近いガス濃
度を示す計測点を求めて隣接最高ガス濃度点とする。こ
れにより最高ガス濃度点と隣接最高ガス濃度点との間
に、ガス漏位置があることが特定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンコン
パートメント内に配設されたガスタービン本体及び燃料
供給系統配管の異常を監視するガスタービンコンパート
メント内監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガスタービンプラントやコンバ
インドプラント等に使用されるガスタービン本体及び燃
料供給系統配管はガスタービンコンパートメント内に配
設されて、ガスタービン本体等からの放射熱やガスター
ビン運転により発生する騒音等を遮蔽している。

【０００３】このようなガスタービン本体を構成する要
素としては、例えばガスタービン空気圧縮機、燃焼器、
タービン等があり、また燃料供給系統配管には燃焼器に
燃料を供給する燃料配管がある。

【０００４】そして、ガスタービン運転中にガスタービ
ン本体、燃料供給系統、排気系統等において異常な温度
上昇や振動増大、ガス漏等が発生した場合には、これを
検出して警報を発するためにガスタービンコンパートメ
ント内監視システムが設けられている。

【０００５】例えば、特開平１−１６７４１８号公報に
おいては、排ガス温度を計測することによりガスタービ
ンの燃焼状態を監視する構成が開示されている。

【０００６】また、特願平９−８８６２９号公報におい
ては、燃焼器内に圧力センサを設けると共に、燃焼器の
外側にマイクロホンを設置して燃焼振動を監視する構成
が開示されている。

【０００７】このようなガスタービンコンパートメント
内監視システムにおいて、ガスタービン運転中に異常が
検出されると警報が発せられ、状況により作業員がガス
タービンコンパートメント内に立入り異常原因を調査す
る。

【０００８】無論、運転中の巡回監視においてもガスタ
ービンコンパートメント内に立入ることがある。

【０００９】このようなガスタービンコンパートメント
内には、複数箇所にガス漏計測器が設置されて、ガス漏
れの有無が監視されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにガスタービンコンパートメント内で異常が検出
された場合や巡回監視等において当該ガスタービンコン
パートメント内に作業員が立入る際には、ガス漏れの有
無のみの情報しかないため、ガス漏位置やその他ガスタ
ービンコンパートメント内の状況が的確に把握できず、
現場（ガスタービンコンパートメント内）での原因調査
等を短時間で行うことが困難である問題があった。

【００１１】即ち、例えばガス漏れが発生した場合に
は、どこでガス漏れが発生しているかの情報が不明なた
め、原因調査に際してガス漏れ位置を特定する必要があ
り、当該異常発生位置の特定に長時間を要してしまう。

【００１２】また、単にガス漏れが発生しているとする
情報だけでは、ガスタービンコンパートメント内での状
況を明確に把握できないため、事故を予知することが困
難である。

【００１３】そこで、本発明は、ガスタービンコンパー
トメント内で異常が検出された場合には、速やかに異常
発生位置を特定できるようにして、異常対策を安全かつ
短時間に行えるようにするガスタービンコンパートメン
ト内監視システムを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、ガスタービン圧縮機、燃
焼器、タービン等のガスタービン本体及び該燃焼器に燃
料を供給する燃料供給系統配管が配設されたガスタービ
ンコンパートメント内の状態を監視してガスタービン本
体等に異常が発生していないか監視するガスタービンコ
ンパートメント内監視システムにおいて、ガスタービン
コンパートメント内の状態量を複数箇所で計測できるよ
うに設けられた状態量計測装置と、ガスタービンコンパ
ートメント内で異常が発生した場合には、状態量計測装
置からの信号に基づき状態量分布又は状態量変化率を演
算して、当該異常発生位置を特定する演算器とを設け
て、ガスタービンコンパートメント内で異常が検出され
た場合には速やかに異常発生位置を特定して、異常対策
を安全かつ短時間に行えるようにしたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項２にかかる発明は、状態量計測装置
によりガス濃度を計測する際には、酸素濃度、燃料ガス
濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度の少なくとも１
のガス濃度を計測することを特徴とする。

【００１６】請求項３にかかる発明は、状態量計測装置
が、複数の計測点を切替えることにより、当該計測点か
ら吸引した雰囲気のガス濃度を計測することを特徴とす
る。

【００１７】請求項４にかかる発明は、予め異常事態を
模擬してそのときの計測データをバックデータとして取
得して記憶し、異常が検出された際にはそのときの計測
データとバックデータとに基づきガスタービンコンパー
トメント内の異常発生位置を特定するようにしたことを
特徴とする。

【００１８】請求項５にかかる発明は、監視するガスタ
ービンコンパートメント内の状態量が、ガス濃度、振
動、音、ガスタービンコンパートメント内の雰囲気温度
又はガスタービン本体や燃料供給系統配管等の表面温度
の少なくとも１であることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。なお、以下の説明においては、監視項目と
してガス漏を例に説明するが、振動、騒音、温度であっ
ても良く、ガス漏の場合にはガス濃度計測器、振動の場
合には振動計測器、騒音の場合には騒音計測器、温度の
場合には温度計測器が用いられる。以下、これらガス濃
度計測器、振動計測器、騒音計測器、温度計測器等を総
称して状態量計測装置と記載する。

【００２０】また、温度はガスタービンコンパートメン
ト内の雰囲気温度のみならず、後述するガスタービン本
体や燃料供給配管等の表面温度も含まれる。

【００２１】図１は第１の実施の形態の説明に適用され
るガスタービンコンパートメント内監視システムの概略
構成を示す図である。

【００２２】当該ガスタービンコンパートメント２内に
は内設物１が設けられている。この内設物１としては、
例えばガスタービン空気圧縮機、燃焼器、タービン等が
例示でき、また燃料供給系統配管には燃焼器に燃料を供
給する燃料配管が例示できる。

【００２３】そして、ガスタービンコンパートメント２
は、ガスタービン本体からの放射熱やガスタービン運転
により発生する騒音等を遮蔽している。

【００２４】また、ガスタービンコンパートメント２内
には、複数の状態量計測装置３が複数設置されて、燃料
ガスや酸素及びその生成物である一酸化炭素や二酸化炭
素等のガス濃度が計測できるようになっている。

【００２５】状態量計測装置３からの信号は、図示しな
い演算器に入力し、当該演算器でガスタービンコンパー
トメント２内のガス濃度分布や濃度分布変化率が演算さ
れることによりガス漏位置を特定するようになってい
る。

【００２６】なお、当該ガス漏位置の特定を高精度、か
つ、効率的に行うために、状態量計測装置３の設置場所
や設置間隔等は予め計画されていることは言うまでもな
い。

【００２７】演算器による、ガスタービンコンパートメ
ント２内のガス濃度分布やガス濃度変化率から、ガス漏
位置を特定する方法としては、以下の方法が可能であ
る。

【００２８】第１の方法としては、複数の状態量計測装
置３から信号に基づき３次元空間でのガス濃度分布を求
め、その内で最もガス濃度が高い位置を最高ガス濃度点
とする。

【００２９】次に、最高ガス濃度点に隣接する複数の計
測点における計測データのうち、この最高ガス濃度点に
最も近いガス濃度を示す計測点を求めて隣接最高ガス濃
度点とする。

【００３０】これにより最高ガス濃度点と隣接最高ガス
濃度点との間に、ガス漏位置があることが特定できる。

【００３１】また、第２の方法としては、各計測点での
ガス濃度の時間変化率を算出してガス濃度変化率とし、
当該ガス濃度変化率が最も大きい値の計測点を最大ガス
濃度変化率点とする。

【００３２】次に、最大ガス濃度変化率点に隣接する複
数の計測点における計測データのうち、この最大ガス濃
度変化率点に最も近いガス濃度変化率を示す計測点を求
めて隣接最大ガス濃度変化率点とする。

【００３３】これにより最大ガス濃度変化率点と隣接最
大ガス濃度変化率点との間に、ガス漏位置があることが
特定できる。

【００３４】ところで、最高ガス濃度点に対する隣接最
高ガス濃度点が複数ある場合や最大ガス濃度変化率点に
対する隣接最大ガス濃度変化率点が複数ある場合が考え
られ、このような場合には明確にガス漏位置を特定する
ことが困難になる。

【００３５】このような場合のガス漏位置の特定方法を
図２を参照して説明する。なお、本説明では最高ガス濃
度点に対する隣接最高ガス濃度点が複数ある場合を例に
説明するが、最大ガス濃度変化率点に対する隣接最大ガ
ス濃度変化率点が複数ある場合でも同様に行うことが可
能であることを予め付言する。

【００３６】図２は、ＡからＥの状態量計測装置３が一
直線上に並んで設けられている場合を示している。当該
状態量計測装置３は雰囲気ガスを取込んで（ガス吸引し
て）ガス濃度を計測するため、吸引位置と状態量計測装
置３との数が一致する場合を示しているが、例えば吸気
位置と状態量計測装置３とを配管により接続して、ガス
吸引箇所を切替えることにより計測するようにしても良
い。

【００３７】図２（ａ）では、計測点Ｃが最高ガス濃度
点を示し、計測点Ｂ及び計測点Ｄが隣接最高ガス濃度点
となるため、上述した手順ではガス漏位置が計測点Ｃと
計測点Ｂとの間に存在するのか、計測点Ｃと計測点Ｄと
の間に存在するのかを特定することができない。

【００３８】原理的には、２つの計測点Ｂ及び計測点Ｄ
が同じ値のガス濃度を示して隣接最高ガス濃度点となる
状況は、ガス漏位置が計測点Ｃであることを意味する
が、状態量計測装置３の計測精度や監視環境条件（漏れ
たガスの流動速度や回りの機器類との間のスペースの大
きさ等）により必ずしもガス漏位置が計測点Ｃにならな
い場合がある。

【００３９】このような場合には、図２（ｂ）に示すよ
うに、当該隣接最高ガス濃度点である計測点Ｂ及び計測
点Ｄでのみ計測を行うべく当該計測点でのガス吸込みを
行い、他の計測点Ａ、Ｃ、Ｅでガス吸込みを行わない。

【００４０】この結果、ガス漏位置に近い計測点でのガ
ス濃度が高い値を示すようになるので、計測点Ｃと計測
点Ｂとの間にガス漏位置が存在するのか、計測点Ｃと計
測点Ｄとの間に存在するのかを特定することができる。

【００４１】図２（ｂ）では、計測点Ｂより計測点Ｄで
のガス濃度が高いので、計測点Ｃと計測点Ｄとの間にガ
ス漏位置が存在することが特定できる。

【００４２】なお、ガス漏れの場合には、燃料ガス、酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素等の種々のガス漏れを監視
するため、各種類のガスについてこのような監視、ガス
漏位置の特定が行われ、また振動、騒音、温度について
も同様にして異常発生位置の特定が行われる。

【００４３】図３は異常検出から異常発生位置の特定異
常発生原因候補の表示灯の手順を示した図で、異常検出
されると（ステップＳ１）、その異常発生位置が上述し
た方法に従って特定される（ステップＳ２）。

【００４４】そして、発生異常種類及び発生位置の情報
が図示しない表示装置に表示されて監視員への通報が行
われ（ステップＳ３）、また予め記憶されている異常種
類に対する原因候補をデータベースから検索選定して表
示する（ステップＳ４、ステップＳ５）。

【００４５】なお、異常発生を監視員に通報する際に、
単に表示による通報では気が付かない場合もあり得るの
で、音による通報も併せて行うことが好ましい。

【００４６】また、異常が発生した場合に、異常発生位
置の近辺を侵入禁止範囲として作業員に報せるようにす
るならば、例えばガス漏れのような場合に事故を回避す
ることが可能になる。

【００４７】また、異常発生後に作業員が外部からガス
タービンコンパートメント２内部に侵入出来ないよう入
口を自動的に施錠するようにしてもよい。

【００４８】但し、状況確認や異常事態対処のため指示
を受けて作業員がガスタービンコンパートメント２内に
立入ることができるようにしておこく。

【００４９】無論、異常発生時に既にガスタービンコン
パートメント２内に侵入している作業員が入ることもあ
り得るので、ガスタービンコンパートメント２から出る
ことが出来るよう出口には施錠しないことが肝要であ
る。

【００５０】さらにガス漏れに対しては、図４に示すよ
うに、状態量計測装置３と連動してガス漏発生位置の近
くある換気装置５が起動し、または状態量計測装置３と
連動して全ての換気装置５が起動してガスタービンコン
パートメント２内を強制換気できるようにすることも好
ましい。

【００５１】以上により、作業員がガスタービンコンパ
ートメント２に立入る前に、異常発生位置について知る
ことが可能になると共に、異常が発生した原因に付いて
も予備知識が得られるため、現場での作業を安全、か
つ、短時間に完了させることが可能となる。

【００５２】次に、本発明の第２の実施の形態を図を参
照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成
に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００５３】先の、実施の形態においては、複数の状態
量計測装置３からの信号に基づき当該ガスタービンコン
パートメント２内のガス濃度分布や濃度分布変化率を求
め、これによりガス漏位置を特定した。

【００５４】しかし、同じガス濃度であっても、ガスの
流動速度や回りの機器類との間のスペースの大きさ等の
監視環境条件により同じガス濃度として計測されない場
合が生じる。

【００５５】例えば、タービンコンパートメント内にガ
スの流の淀み点が存在すると、当該淀み点のガス濃度は
ガス漏れ位置より高くなるような状況が考えられる。

【００５６】このような状況下で各計測点での計測デー
タを同等に扱い判断すると異常発生位置やその原因候補
の選定において誤った判断を招くことがある。

【００５７】そこで、本発明では、異常事態を模擬し
て、その時の計測データをバックデータとして取得し、
異常が検出された際には、このバックデータと比較する
ことにより異常発生位置等の判断精度を高めることがで
きるようにしている。

【００５８】図５は、異常事態が模擬できるようにガス
漏模擬点４を数箇所設け（図５では１つのガス漏模擬点
４を例示している）、このガス漏模擬点４からリーク模
擬ガスを放出してガス漏を模擬できるようにしている。

【００５９】このようにして異常事態を模擬し、そのと
きの計測値をバックデータとして取得して記憶する。

【００６０】なお、ガス漏模擬点４は、実際にガス漏が
発生しうる場所の近傍に設けるならば、より正確なバッ
クデータが得られるので好ましい。

【００６１】また、複数箇所からガス漏が発生した場合
にも、迅速に漏洩箇所の特定ができるようにガス漏模擬
点４を複数設け、かつ、かかるガス漏が複数点で同時に
起ることは希であるため、バックデータの取得に際して
は、複数のガス漏模擬点４からそれぞれ単独に、または
組合わせてリーク模擬ガスを放出して種々のパターンで
のバックデータを取得しておくことが好ましい。

【００６２】そして、ガスタービン運転時に異常を検出
した場合には、そのときの計測値とバックデータとを比
較して、異常発生位置を特定する。

【００６３】これにより、ガスタービンコンパートメン
ト２内で異常が計測された場合には、監視環境等を考慮
して速やか、かつ、高精度で異常発生位置が特定できる
ようになり、異常対策が短時間で的確に行えるようにな
る。

【００６４】なお、上記説明では、異常状態を模擬する
ためにガス漏模擬点４からリーク模擬ガスを放出する場
合について述べたが、本発明はこれに限定されるもので
はない。

【００６５】例えば、異常が発生していないときの計測
データをバックデータとして取得し、異常が検出された
際には、そのときの計測データからこのバックデータを
差引くことにより、各計測点のデータを一様に扱えるよ
うにしても良い。

【００６６】このような方法は、例えば温度や振動等に
おける異常状態を模擬することが困難な場合に好適であ
る。

【００６７】これにより、先の実施の形態で説明した方
法がそのまま適用できるようになり、異常発生位置を特
定が高精度で行えるようになる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
状態量計測装置を設けてガスタービンコンパートメント
内のガス濃度、振動、騒音、温度等の少なくとも１の状
態量を複数箇所で計測できるようにし、また演算器によ
り状態量計測装置からの信号に基づき状態量分布又は状
態量変化率を演算して、当該異常発生位置を特定するよ
うにしたので、ガスタービンコンパートメント内で異常
が検出された場合には速やかに異常発生位置が特定でき
るようになり、異常対策が安全かつ短時間に行えるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の説明に適用されるガスター
ビンコンパートメント内監視システムの概略図である。

【図２】ガス漏位置を特定する際の順序を示す概略図で
ある。

【図３】ガスタービンコンパートメント内監視システム
の概略的な処理手順を示すフローチャートである。

【図４】ガスタービンコンパートメントに換気装置を設
けた場合の概略図である。

【図５】第２の実施の形態の説明に適用されるガスター
ビンコンパートメント内監視システムの概略図である。

【符号の説明】

１ 内設物 ２ ガスタービンコンパートメント ３ 状態量計測装置 ４ ガス漏模擬点 ５ 換気装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波多野 智幸 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 平岸 政洋 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービン圧縮機、燃焼器、タービン
   等のガスタービン本体及び該燃焼器に燃料を供給する燃
   料供給系統配管が配設されたガスタービンコンパートメ
   ント内の状態を監視して前記ガスタービン本体等に異常
   が発生していないか監視するガスタービンコンパートメ
   ント内監視システムにおいて、 前記ガスタービンコンパートメント内の状態量を複数箇
   所で計測できるように設けられた状態量計測装置と、 前記ガスタービンコンパートメント内で異常が発生した
   場合には、前記状態量計測装置からの信号に基づき状態
   量分布又は状態量変化率を演算して、当該異常発生位置
   を特定する演算器とを設けたことを特徴とするガスター
   ビンコンパートメント内監視システム。
2. 【請求項２】 前記状態量計測装置によりガス濃度を計
   測する際には、酸素濃度、燃料ガス濃度、一酸化炭素濃
   度、二酸化炭素濃度の少なくとも１のガス濃度を計測す
   ることを特徴とする請求項１記載のガスタービンコンパ
   ートメント内監視システム。
3. 【請求項３】 前記状態量計測装置が、複数の計測点を
   切替えることにより、当該計測点から吸引した雰囲気の
   ガス濃度を計測することを特徴とする請求項１記載のガ
   スタービンコンパートメント内監視システム。
4. 【請求項４】 予め異常事態を模擬してそのときの計測
   データをバックデータとして取得して記憶し、異常が検
   出された際にはそのときの計測データと前記バックデー
   タとに基づきガスタービンコンパートメント内の異常発
   生位置を特定するようにしたことを特徴とする請求項１
   乃至３いずれか１項記載のガスタービンコンパートメン
   ト内監視システム。
5. 【請求項５】 監視するガスタービンコンパートメント
   内の状態量が、ガス濃度、振動、音、ガスタービンコン
   パートメント内の雰囲気温度又はガスタービン本体や燃
   料供給系統配管等の表面温度の少なくとも１であること
   を特徴とする請求項１項記載のガスタービンコンパート
   メント内監視システム。