JP2005090240A - Gas turbine - Google Patents

Gas turbine Download PDF

Info

Publication number
JP2005090240A
JP2005090240A JP2003320955A JP2003320955A JP2005090240A JP 2005090240 A JP2005090240 A JP 2005090240A JP 2003320955 A JP2003320955 A JP 2003320955A JP 2003320955 A JP2003320955 A JP 2003320955A JP 2005090240 A JP2005090240 A JP 2005090240A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
compressor
intake air
air
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003320955A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4149339B2 (en
Inventor
Seiji Yamashita
誠二 山下
Hidekazu Harada
英一 原田
Yasumasa Tobu
泰昌 東部
Masaaki Saga
正明 佐香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2003320955A priority Critical patent/JP4149339B2/en
Publication of JP2005090240A publication Critical patent/JP2005090240A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4149339B2 publication Critical patent/JP4149339B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a thermometer get wet due to sprayed water and temperature near to wet-bulb temperature is detected, in a cooling method for directly spraying water to intake air, and a problem that generation of droplets on an inner wall face of an intake port prevents accurate measurement of intake air temperature, in a method for cooling air by a heat exchanger, although several methods for measuring intake air inlet temperature are proposed, in regard to a gas turbine supplying cooled intake air to a compressor. <P>SOLUTION: The gas turbine A is provided with the compressor 10 compressing intake air supplied from an intake port 11 and discharging the intake air from a discharge port 13, a combustor 30 combusting fuel by the air discharged from the compressor 10, a turbine 40 driven by combustion gas of the combustor 30, and a cooling device 50 cooling the intake air. The discharge port 13 is provided with temperature detection means 61, 62, 63 for detecting the temperature of the air discharged by the compressor 10. Based on the temperature detected by the temperature detection means 61, 62, 63, the temperature of the intake air is measured. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本願発明は、空気を圧縮する圧縮機を備え、該圧縮機に冷却した空気を供給する方式のガスタービンに関し、より詳細には、圧縮機の吸気温度を測定するための構造に関する。   The present invention relates to a gas turbine having a compressor for compressing air and supplying cooled air to the compressor, and more particularly to a structure for measuring the intake air temperature of the compressor.

ガスタービンには、出力向上を図るために、冷却した空気を圧縮機に吸気させる方式のものがある。   Some gas turbines have a system in which cooled air is sucked into a compressor in order to improve output.

ガスタービンは例えば発電用に用いられるが、特に夏は電力需要が増加するにもかかわらず、大気温度が高いため、そのままの温度では圧縮機に十分な空気を供給することができない。圧縮機に供給する空気を冷却するのは、このような事情のためである。   Although the gas turbine is used for power generation, for example, in the summer, although the demand for electric power increases, the atmospheric temperature is high, so that sufficient air cannot be supplied to the compressor at the same temperature. This is the reason why the air supplied to the compressor is cooled.

空気(吸気)を冷却する方式には、大きく分類すると、空気に直接水を噴霧する方式と、熱交換機で間接的に冷却する方式とがある。いずれも、圧縮機の空気吸入口において空気を冷却するのであるが、吸入口の周方向において一様に冷却できるか否かが問題となる。   The methods for cooling air (intake air) can be broadly classified into a method for spraying water directly on the air and a method for indirectly cooling with a heat exchanger. In either case, the air is cooled at the air inlet of the compressor. However, it is a problem whether the air can be uniformly cooled in the circumferential direction of the inlet.

周方向における吸気温度の分布があると、圧縮機性能の劣化を招くからである。さらに、その周方向において大きな温度差が生じると圧縮機に振動が生じてしまうこともあるからである。そこで、圧縮機の吸気口において周方向の何点かで温度測定を行い、周方向での温度分布が所定の大きさ以内に納まっているか否かを監視する構造も採用されている。そして、所定温度(例えば3度)以上の温度差が検出されると、ガスタービンの運転を停止するというように、運転仕様を決めている場合もある。   This is because if there is a distribution of the intake air temperature in the circumferential direction, the compressor performance is deteriorated. Furthermore, if a large temperature difference occurs in the circumferential direction, the compressor may vibrate. Therefore, a structure is also adopted in which temperature measurement is performed at some points in the circumferential direction at the intake port of the compressor, and whether or not the temperature distribution in the circumferential direction is within a predetermined size is employed. In some cases, the operation specifications are determined such that the operation of the gas turbine is stopped when a temperature difference of a predetermined temperature (for example, 3 degrees) or more is detected.

圧縮機の吸気温度の測定のためには、いくつかの方法が提案されている。例えば、空気冷却器の下流であって、水噴霧装置の上流側に温度計を設け、温度計によって吸気温度を監視する装置も提案されている。(例えば、特許文献1)。   Several methods have been proposed for measuring compressor intake air temperature. For example, a device has been proposed in which a thermometer is provided downstream of the air cooler and upstream of the water spray device, and the intake air temperature is monitored by the thermometer. (For example, patent document 1).

しかし、吸気口で温度を測定すると、次のような問題が生ずる。つまり、水を吸気に直接噴霧する方式では、温度計が噴霧された水で濡れてしまう可能性が大きい。そうすると、湿球温度に近い温度が検出されてしまうので、吸気温度を正確に測定することができなくなる。また、熱交換機で間接的に空気を冷却する方式においても、吸気口の内壁面に液滴が発生してしまい、吸気の相対湿度が上がってしまう。よって、この方式においても吸気温度の正確な測定ができなくなる。   However, when the temperature is measured at the intake port, the following problems occur. That is, in the method of spraying water directly on the intake air, there is a high possibility that the thermometer gets wet with the sprayed water. Then, since the temperature close to the wet bulb temperature is detected, the intake air temperature cannot be measured accurately. In addition, even in a system in which air is indirectly cooled by a heat exchanger, droplets are generated on the inner wall surface of the intake port, and the relative humidity of the intake air increases. Therefore, even in this method, it is impossible to accurately measure the intake air temperature.

これら液滴等の影響をできるだけ小さくするには、吸気口の内部に温度計の温度検出部をできるだけ大きく突き出すようにすることも考えられる。しかし、突き出し長さを大きくすると、空気流によって温度計が振動しやすくなり、その結果、温度計を破損する可能性が高くなる。   In order to reduce the influence of these droplets and the like as much as possible, it is conceivable to protrude the temperature detector of the thermometer as large as possible inside the intake port. However, when the protrusion length is increased, the thermometer is likely to vibrate due to the air flow, and as a result, the possibility of damaging the thermometer increases.

吸気口の周方向における温度分布が一定以上になるとガスタービンの運転を停止する場合があることを前述したが、吸気温度の測定誤差が大きいので、安全のために、比較的小さな温度分布が検出された時点でガスタービンの運転を停止せざるを得ない場合もある。
特許第2980095号公報(9〜11頁、図1、図8)
As mentioned above, the operation of the gas turbine may stop when the temperature distribution in the circumferential direction of the intake port exceeds a certain level. However, because the measurement error of the intake air temperature is large, a relatively small temperature distribution is detected for safety. In some cases, the operation of the gas turbine must be stopped at this point.
Japanese Patent No. 2980095 (pages 9 to 11, FIGS. 1 and 8)

本願発明が解決しようとする課題は、圧縮機の吸気温度を、液滴の影響や吸気の湿度の影響を受けることなく測定することができるような、ガスタービンを提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a gas turbine that can measure the intake air temperature of a compressor without being affected by the influence of droplets or the humidity of intake air.

かかる課題を解決するために、本願発明に係るガスタービンは、吸入口から供給される吸入空気を圧縮して吐出口から吐出する圧縮機と、該圧縮機から吐出された空気で燃料を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるタービンと、該吸入空気を冷却する冷却装置とを備えたガスタービンにおいて、該吐出口に、該圧縮機から吐出された空気の温度を検出する温度検出手段が設けられ、該温度検出手段によって検出された温度に基づいて、該吸入口の吸入空気の温度を測定する。
該吐出口は、該吸入口のように、冷却装置による液滴や湿度の影響を受けにくいので、該吐出口では正確な温度検出が可能である。そして、該圧縮機の特性が既知であれば、該吐出口で検出された温度から該吸入口の吸入空気の温度を算出できる。よって、該吸入口における、液滴や湿度の影響を受けない正確な温度測定が可能である。
In order to solve this problem, a gas turbine according to the present invention compresses intake air supplied from an intake port and discharges it from the discharge port, and burns fuel with the air discharged from the compressor. In a gas turbine comprising a combustor, a turbine driven by combustion gas of the combustor, and a cooling device for cooling the intake air, the temperature of air discharged from the compressor is detected at the discharge port Temperature detecting means is provided, and the temperature of the intake air at the suction port is measured based on the temperature detected by the temperature detecting means.
Since the discharge port is unlikely to be affected by droplets or humidity by the cooling device like the suction port, accurate temperature detection is possible at the discharge port. If the characteristics of the compressor are known, the temperature of the intake air at the suction port can be calculated from the temperature detected at the discharge port. Therefore, it is possible to accurately measure the temperature at the suction port without being affected by droplets or humidity.

冷却された吸気が供給される圧縮機を備えるガスタービンにおいて、吸気口での液滴の影響や吸気の湿度の影響を受けることなく、吸気温度を測定することができる。よって、吸気の周方向の温度分布も正確に測定できる。   In a gas turbine including a compressor to which cooled intake air is supplied, the intake air temperature can be measured without being affected by droplets at the intake port or the humidity of the intake air. Therefore, the temperature distribution in the circumferential direction of the intake air can be accurately measured.

本願のガスタービンにおいて、該吐出口の周方向における複数点に、該温度検出手段を設けてもよい。そして、該温度検出手段によって検出された温度に基づいて、該吸入口の周方向における温度分布を測定するようにしてもよい。   In the gas turbine of the present application, the temperature detection means may be provided at a plurality of points in the circumferential direction of the discharge port. Then, the temperature distribution in the circumferential direction of the suction port may be measured based on the temperature detected by the temperature detection means.

この場合(周方向の複数点に温度検出手段を設ける場合)は、該温度検出手段を、該吐出口の周方向において等角度間隔で設けるようにしてもよい。   In this case (when temperature detection means are provided at a plurality of points in the circumferential direction), the temperature detection means may be provided at equal angular intervals in the circumferential direction of the discharge port.

また該吐出口に、該圧縮機から吐出された空気の圧力を検出する圧力検出手段を設けてもよい。そして、検出された温度のみならず、該圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて、該吸入口の吸入空気の温度を測定するようにしてもよい。   Moreover, you may provide the pressure detection means which detects the pressure of the air discharged from this compressor in this discharge port. Then, the temperature of the intake air at the suction port may be measured based on not only the detected temperature but also the pressure detected by the pressure detection means.

該圧縮機は遠心型圧縮機であってもよいし、軸流型圧縮機であってもよい。   The compressor may be a centrifugal compressor or an axial flow compressor.

また、該圧縮機を複数備えるようにしてもよい。すなわち、圧縮機を複数段にしてもよい。そして、吸入空気が該複数の圧縮機で複数段に圧縮されるようにしてもよい。この場合、該複数の圧縮機のうちのいずれかの吐出口に温度検出手段を設けるようにしてもよい。   A plurality of the compressors may be provided. That is, the compressor may have a plurality of stages. The intake air may be compressed in a plurality of stages by the plurality of compressors. In this case, a temperature detecting means may be provided at any one of the plurality of compressors.

図1は、本願発明の一実施例たるガスタービンAの概略構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas turbine A according to an embodiment of the present invention.

ガスタービンAは、圧縮機10と、燃焼器30と、タービン40と、冷却装置50とを備えている。   The gas turbine A includes a compressor 10, a combustor 30, a turbine 40, and a cooling device 50.

この圧縮機10は遠心型圧縮機である。圧縮機10は、吸入口11から空気を吸入し、この空気(吸入空気)をインペラの回転によって圧縮する。圧縮された空気(圧縮空気)は吐出口13から吐出される。   This compressor 10 is a centrifugal compressor. The compressor 10 sucks air from the suction port 11 and compresses this air (suction air) by the rotation of the impeller. The compressed air (compressed air) is discharged from the discharge port 13.

圧縮機10からの圧縮空気は、燃焼器30に送り込まれる。燃焼器30には、燃料供給管31を介して燃料が供給されている。燃焼器30に供給された燃料は、圧縮空気で燃焼される。   The compressed air from the compressor 10 is sent to the combustor 30. Fuel is supplied to the combustor 30 through a fuel supply pipe 31. The fuel supplied to the combustor 30 is burned with compressed air.

燃焼器30において、燃料の燃焼によって発生した燃焼ガスが、タービン40に送り込まれる。そして、タービン40の回転によって、このガスタービンAの出力軸たる回転軸45が回転駆動される。
なお、タービン40を回転させた燃焼ガスは、最終的には排気ガスとして、排気管41から大気へ排出される。
In the combustor 30, combustion gas generated by the combustion of fuel is sent to the turbine 40. Then, the rotation shaft 45 that is the output shaft of the gas turbine A is rotationally driven by the rotation of the turbine 40.
The combustion gas that has rotated the turbine 40 is finally discharged from the exhaust pipe 41 to the atmosphere as exhaust gas.

冷却装置50は、吸入空気を冷却するための装置である。この冷却装置50は、冷却水管51と循環機52とを有している。冷却水管51内には冷却水が流れており、この冷却水が吸入空気と熱交換を行う。これにより、吸入空気の温度が下げられる。冷却水管51内の冷却水は、循環器52によって循環させられる。この冷却装置50によって、吸入空気を冷却してその密度を高くすることができ、結果的にガスタービンAの出力を向上させることができる。   The cooling device 50 is a device for cooling the intake air. The cooling device 50 includes a cooling water pipe 51 and a circulator 52. Cooling water flows in the cooling water pipe 51, and this cooling water exchanges heat with the intake air. Thereby, the temperature of intake air is lowered. The cooling water in the cooling water pipe 51 is circulated by a circulator 52. With this cooling device 50, the intake air can be cooled to increase its density, and as a result, the output of the gas turbine A can be improved.

吐出口13には、3本のプローブ61,62,63が設けられている。3本のプローブ61,62,63は、周方向において120度間隔で、すなわち等角度間隔で取り付けられている。これらプローブ61,62,63は、吐出口13において、圧縮機10が吐出した吐出空気(圧縮空気)の温度と圧力を検出するためのものである。つまり、このプローブ61,62,63は、温度検出手段として機能するとともに、圧力検出手段としても機能する。   The discharge port 13 is provided with three probes 61, 62, 63. The three probes 61, 62, 63 are attached at intervals of 120 degrees in the circumferential direction, that is, at equiangular intervals. These probes 61, 62, and 63 are for detecting the temperature and pressure of the discharge air (compressed air) discharged by the compressor 10 at the discharge port 13. That is, the probes 61, 62, and 63 function as temperature detection means and also function as pressure detection means.

図2は、圧縮機10およびその周辺部の縦断面図である。この図には、プローブ61が示されているが、プローブ62,63は示されていない。これは、図2に示される断面上には、プローブ62,63が表れないからである。   FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the compressor 10 and its peripheral part. In this figure, the probe 61 is shown, but the probes 62 and 63 are not shown. This is because the probes 62 and 63 do not appear on the cross section shown in FIG.

回転軸45はケーシング70内において、ベアリング71によって回転可能に支持されている。インペラ12は回転軸45に固定されており、回転軸45と一体となって回転する。なお、符号14は静翼を示す。   The rotating shaft 45 is rotatably supported by a bearing 71 in the casing 70. The impeller 12 is fixed to the rotation shaft 45 and rotates integrally with the rotation shaft 45. Reference numeral 14 denotes a stationary blade.

冷却装置50によって冷却された吸入空気が、吸入口11からインペラ12に送り込まれて圧縮される。インペラ12で圧縮された空気(圧縮空気)は、静翼14によってその流れを整えられる。プローブ61は静翼14の近傍であってその下流側に設けられている。   The intake air cooled by the cooling device 50 is sent from the intake port 11 to the impeller 12 and compressed. The air (compressed air) compressed by the impeller 12 is adjusted in flow by the stationary blade 14. The probe 61 is provided in the vicinity of the stationary blade 14 and on the downstream side thereof.

プローブ61は、その先端が吐出口13の内壁面13aからわずかに内方に突出しているだけである。このように、プローブ61の突出長さが短いので、吐出空気の流れによって、プローブ61が振動することはない。   The probe 61 has a tip that protrudes slightly inward from the inner wall surface 13 a of the discharge port 13. Thus, since the protrusion length of the probe 61 is short, the probe 61 is not vibrated by the flow of the discharge air.

プローブ61は圧縮機10で圧縮された空気の温度等を検出する。一般に空気は圧縮されると温度が上がり、相対湿度が低くなる。プローブ61は、この相対湿度の低い状態の空気の温度を検出することになる。よって、誤差の少ない温度検出が可能となる。   The probe 61 detects the temperature of the air compressed by the compressor 10 and the like. In general, when air is compressed, the temperature increases and the relative humidity decreases. The probe 61 detects the temperature of air in a state where the relative humidity is low. Therefore, temperature detection with less error is possible.

プローブ61には、信号線61aが接続されており、プローブ61によって検出された温度信号および圧力信号は、この信号線61aによって、図示しない制御装置に送信される。   A signal line 61a is connected to the probe 61, and a temperature signal and a pressure signal detected by the probe 61 are transmitted to a control device (not shown) through the signal line 61a.

この制御装置は、温度信号や圧力信号に基づいて、プローブ61の設置個所の温度と圧力とを検出することができる。   The control device can detect the temperature and pressure at the installation location of the probe 61 based on the temperature signal and the pressure signal.

一般に、ある圧縮機の性能曲線(空気流量、圧力、回転数等の関係の性能特性を示すものであり、「マップ」と通称されることもある。)や圧縮機断熱効率が既知であれば、その圧縮機における吐出空気の温度Tout、と吐出空気の圧力Pout、回転数、大気圧等から、吸入空気の温度Tinを算出することができる。つまり、吸入空気温度Tinを直接検出しなくても、吐出空気温度Toutに基づいて吸入空気温度Tinを算出することができるのである。   Generally, if the performance curve of a certain compressor (showing performance characteristics related to air flow rate, pressure, rotation speed, etc., sometimes referred to as “map”) and compressor adiabatic efficiency are known The intake air temperature Tin can be calculated from the discharge air temperature Tout in the compressor, the discharge air pressure Pout, the rotational speed, the atmospheric pressure, and the like. That is, the intake air temperature Tin can be calculated based on the discharge air temperature Tout without directly detecting the intake air temperature Tin.

参考のために次式に、吸入空気温度Tinと吐出空気温度Toutとの関係を示す。   For reference, the relationship between the intake air temperature Tin and the discharge air temperature Tout is shown in the following equation.

Figure 2005090240
Figure 2005090240

なお、上式(式1)中には、圧力比や圧縮機断熱効率が表れているが、圧力比は吐出口圧力と大気圧から求めることができ、圧縮機断熱効率は回転数と吐出口圧力から求めることができる。   In the above equation (Equation 1), the pressure ratio and the compressor adiabatic efficiency appear, but the pressure ratio can be obtained from the discharge port pressure and the atmospheric pressure. It can be determined from the pressure.

プローブ61によって検出された、プローブ61の設置個所における温度Tout1および圧力Pout1から、吸入口11の温度Tin1を算出することができる。この算出された温度Tin1は、吸入口11の周方向におけるある点に最もよく対応している。つまり、吐出口13の周方向における、ある一点に設置されたプローブ61が検出した温度Tout1から算出された吸入空気温度Tin1は、吸入口11の周方向における特定の一点の温度に最もよく対応している。   The temperature Tin1 of the suction port 11 can be calculated from the temperature Tout1 and the pressure Pout1 detected by the probe 61 at the place where the probe 61 is installed. The calculated temperature Tin1 best corresponds to a certain point in the circumferential direction of the suction port 11. That is, the intake air temperature Tin1 calculated from the temperature Tout1 detected by the probe 61 installed at a certain point in the circumferential direction of the discharge port 13 best corresponds to the temperature at a specific point in the circumferential direction of the suction port 11. ing.

プローブ61が検出した温度Tout1が、吸入口11の周方向におけるどの点と最もよく対応しているかは、圧縮機10における流体解析によって知ることができる。   It can be known by fluid analysis in the compressor 10 which point in the circumferential direction of the suction port 11 the temperature Tout1 detected by the probe 61 corresponds best.

図3は圧縮機10の横断面図であり、(a)は図2のIII(a)−III(a)線矢視断面図であり、(b)は図2のIII(b)−III(b)線矢視断面図である。換言すれば、(a)は吐出口13における横断面図であり、(b)は吸入口11における横断面図である。各横断面図においては、主要部材のみ表しており、他の部材は省略してある。   3 is a cross-sectional view of the compressor 10, (a) is a cross-sectional view taken along line III (a) -III (a) in FIG. 2, and (b) is III (b) -III in FIG. (b) It is a sectional view taken on line. In other words, (a) is a cross-sectional view at the discharge port 13, and (b) is a cross-sectional view at the suction port 11. In each cross-sectional view, only main members are shown, and other members are omitted.

図3(a)に示されるように、プローブ61,62,63は、等角度間隔(120度間隔)で配置されている。図3(b)において示される点N1,N2,N3は、プローブ61,62,63が設置された各点に最もよく対応する点である。すなわち、プローブ61の設置点は吸入口11における点N1に最もよく対応しており、プローブ62の設置点は吸入口11における点N2に最もよく対応しており、プローブ63の設置点は吸入口11における点N3に最もよく対応している。   As shown in FIG. 3A, the probes 61, 62, and 63 are arranged at equiangular intervals (120 degree intervals). The points N1, N2, and N3 shown in FIG. 3B are points that best correspond to the points where the probes 61, 62, and 63 are installed. That is, the installation point of the probe 61 best corresponds to the point N1 at the suction port 11, the installation point of the probe 62 best corresponds to the point N2 at the suction port 11, and the installation point of the probe 63 is the suction port. 11 corresponds best to the point N3 in FIG.

よって、プローブ61によって検出された温度Tout1と圧力Pout1からは吸入口11における点N1における温度Tin1が算出されると考えることができ、プローブ62によって検出された温度Tout2と圧力Pout2からは吸入口11における点N2における温度Tin2が算出されると考えることができ、プローブ63によって検出された温度Tout3と圧力Pout3からは吸入口11における点N3における温度Tin3が算出されると考えることができる。   Accordingly, it can be considered that the temperature Tin1 at the point N1 at the suction port 11 is calculated from the temperature Tout1 and the pressure Pout1 detected by the probe 61, and the suction port 11 is calculated from the temperature Tout2 and the pressure Pout2 detected by the probe 62. It can be considered that the temperature Tin2 at the point N2 is calculated, and the temperature Tin3 at the point N3 at the suction port 11 can be calculated from the temperature Tout3 and the pressure Pout3 detected by the probe 63.

このようにして、プローブ61,62,63からの検出信号によって、点N1の温度Tin1、点N2の温度Tin2、点N3の温度Tin3を算出することができる。さらに、算出された温度Tin1、温度Tin2 および 温度Tin3から、吸入口11における周方向の温度分布を知ることができる。これら温度(Tin1、Tin2、Tin3)が略等しいのであれば、圧縮機10において性能劣化や振動が生ずることがないので、ガスタービンAの運転を続けることに問題はない。   In this way, the temperature Tin1 at the point N1, the temperature Tin2 at the point N2, and the temperature Tin3 at the point N3 can be calculated based on the detection signals from the probes 61, 62, and 63. Furthermore, the temperature distribution in the circumferential direction at the suction port 11 can be known from the calculated temperature Tin1, temperature Tin2 and temperature Tin3. If these temperatures (Tin1, Tin2, Tin3) are substantially equal, there is no problem in continuing the operation of the gas turbine A because there is no performance deterioration or vibration in the compressor 10.

しかし、これら温度(Tin1、Tin2、Tin3)のばらつきが大きいとき、つまり、温度分布が大きいときは、圧縮機10の性能劣化や振動が生ずる可能性があるので、ガスタービンAの運転を停止するようにしてもよい。   However, when the variations of these temperatures (Tin1, Tin2, Tin3) are large, that is, when the temperature distribution is large, the performance of the compressor 10 may be deteriorated and vibrations may occur, so the operation of the gas turbine A is stopped. You may do it.

例えば、これら温度(Tin1、Tin2、Tin3)のうちの最高温度と最低温度の差が3度以上であると判断された場合には、ガスタービンAの運転を停止させるようにしてもよい。   For example, when it is determined that the difference between the maximum temperature and the minimum temperature among these temperatures (Tin1, Tin2, Tin3) is 3 degrees or more, the operation of the gas turbine A may be stopped.

上記ガスタービンAでは、吐出口13の圧力を、各プローブ61,62,63が設置された各点において検出している。しかし、プローブが設置されている個所であるか否かにかかわらず、吐出口13におけるある一点の圧力のみを検出するようにしてもよい。そしてこの圧力を吐出口13における代表圧力として用い、各プローブ61,62,63で検出された各温度から、吸入口11における各点N1,N2,N3の温度を算出するようにしてもよい。   In the gas turbine A, the pressure of the discharge port 13 is detected at each point where the probes 61, 62, 63 are installed. However, regardless of whether or not the probe is installed, only a certain pressure at the discharge port 13 may be detected. Then, this pressure may be used as a representative pressure at the discharge port 13 to calculate the temperatures of the points N1, N2, and N3 at the suction port 11 from the temperatures detected by the probes 61, 62, and 63.

図4は出願人が準備した実験装置としての圧縮機での測定結果を示す測定図である。この圧縮機は遠心型圧縮機であり、吸入空気を冷却装置で冷却している。そして、吐出口において周方向に等角度間隔で3点(点D1,点D2,点D3)に温度検出手段たるプローブを設置した。そして、これら各点(点D1,点D2,点D3)で検出された温度に基づいて、吸入口おいて周方向に等角度間隔で離れた3点(点E1,点E2,点E3)での温度を算出した。吐出口での点D1,点D2,点D3は、それぞれ、吸入口での点E1,点E2,点E3に、最もよく対応している。   FIG. 4 is a measurement diagram showing measurement results obtained by a compressor as an experimental apparatus prepared by the applicant. This compressor is a centrifugal compressor, and the intake air is cooled by a cooling device. Probes serving as temperature detection means were installed at three points (point D1, point D2, and point D3) at equal angular intervals in the circumferential direction at the discharge port. Based on the temperature detected at each of these points (point D1, point D2, point D3), three points (point E1, point E2, point E3) that are spaced apart at equal angular intervals in the circumferential direction at the suction port. The temperature of was calculated. The points D1, D2, and D3 at the discharge port correspond best to the points E1, E2, and E3 at the suction port, respectively.

図4において、横軸は時間を、縦軸は温度を示す。図4において、実線L1は点D1での検出温度を、一点鎖線L2は点D2での検出温度を、二点鎖線L3は点D3での検出温度を、実線L4は点E1に関する算出温度を、一点鎖線L5は点E2に関する算出温度を、二点鎖線L6は点E3に関する算出温度を、それぞれ示す。   In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents temperature. In FIG. 4, the solid line L1 indicates the detected temperature at the point D1, the alternate long and short dash line L2 indicates the detected temperature at the point D2, the alternate long and two short dashes line L3 indicates the detected temperature at the point D3, and the solid line L4 indicates the calculated temperature at the point E1. The alternate long and short dash line L5 indicates the calculated temperature for the point E2, and the alternate long and two short dashes line L6 indicates the calculated temperature for the point E3.

次に、複数段式圧縮機を有するガスタービンに本願発明を適用する例を示す。   Next, an example in which the present invention is applied to a gas turbine having a multistage compressor will be described.

図5は、2段式の圧縮機80の上半部縦断面図である。この圧縮機80も、ガスタービン用の圧縮機である。   FIG. 5 is a vertical sectional view of the upper half of the two-stage compressor 80. This compressor 80 is also a compressor for a gas turbine.

この圧縮機80も遠心型圧縮機である。この圧縮機80では、吸入口81から吸入された吸入空気は、一段目のインペラ82Aで圧縮されて吐出口83Aに吐出される。そして、吐出口83Aに吐出された圧縮空気は、二段目のインペラ82Bによってさらに圧縮され、吐出口83Bに吐出される。吐出口83Bから吐出された圧縮空気は、燃焼器(図示せず)に送られて燃料を燃焼させ、このときに生ずる燃焼ガスによってタービン(図示せず)が回転する。なお、符号85は回転軸を示す。   This compressor 80 is also a centrifugal compressor. In the compressor 80, the intake air drawn from the suction port 81 is compressed by the first stage impeller 82A and discharged to the discharge port 83A. The compressed air discharged to the discharge port 83A is further compressed by the second stage impeller 82B and discharged to the discharge port 83B. The compressed air discharged from the discharge port 83B is sent to a combustor (not shown) to burn fuel, and a turbine (not shown) is rotated by the combustion gas generated at this time. Reference numeral 85 denotes a rotation axis.

この圧縮機80の吸入口81での吸入空気の温度を算出するには、吐出口83Aに温度検出手段たるプローブを設けるようにしてもよいし、吐出口83Bに温度検出手段たるプローブを設けるようにしてもよい。   In order to calculate the temperature of the intake air at the suction port 81 of the compressor 80, a probe serving as a temperature detection unit may be provided in the discharge port 83A, or a probe serving as a temperature detection unit may be provided in the discharge port 83B. It may be.

例えば、吐出口83Aの点V1にプローブを設置し、このプローブによって温度検出を行い、検出されたこの温度から吸入口81の点U1における温度を算出するようにしてもよい。   For example, a probe may be installed at the point V1 of the discharge port 83A, the temperature may be detected by the probe, and the temperature at the point U1 of the suction port 81 may be calculated from the detected temperature.

また例えば、吐出口83Bの点W1にプローブを設置し、このプローブによって温度検出を行い、検出されたこの温度から吸入口81の点U1における温度を算出するようにしてもよい。   Further, for example, a probe may be installed at the point W1 of the discharge port 83B, the temperature may be detected by this probe, and the temperature at the point U1 of the suction port 81 may be calculated from the detected temperature.

つまり、ガスタービンが複数段の圧縮機を有するタイプであるとき、このガスタービンは各圧縮機に対応して複数の吐出口を有することになる。この場合、複数の吐出口のうちのいずれに温度検出手段(プローブ)を設置してもよい。   That is, when the gas turbine is a type having a plurality of stages of compressors, the gas turbine has a plurality of discharge ports corresponding to the respective compressors. In this case, the temperature detection means (probe) may be installed in any of the plurality of discharge ports.

つまり、初段の圧縮機の吐出口に設置してもよいし、最終段の圧縮機の吐出口に設置してもよいし、それらの中間の圧縮機の吐出口に設置してもよい。   That is, it may be installed at the discharge port of the first-stage compressor, may be installed at the discharge port of the final-stage compressor, or may be installed at the discharge port of an intermediate compressor between them.

温度検出手段(プローブ)を設置した吐出口よりも前段に設けられた圧縮機の性能曲線や圧縮機断熱効率が既知であれば、その温度検出手段(プローブ)によって検出された温度に基づいて、吸入口(初段の圧縮機に空気を供給する吸入口)における温度を算出することができる。   If the performance curve and compressor heat insulation efficiency of the compressor provided upstream from the discharge port where the temperature detection means (probe) is installed are known, based on the temperature detected by the temperature detection means (probe), The temperature at the suction port (suction port for supplying air to the first stage compressor) can be calculated.

このような場合であっても、もちろん、温度検出手段(プローブ)を吐出口の周方向の複数箇所に設置し、これら温度検出検出(プローブ)の検出信号から、吸入口における周方向の温度分布を測定するようにしてもよい。   Even in such a case, of course, temperature detection means (probes) are installed in a plurality of locations in the circumferential direction of the discharge port, and the temperature distribution in the circumferential direction at the suction port is determined from the detection signals of these temperature detection detections (probes). May be measured.

以上、図1〜5に基づいて、本願発明の実施例を説明した。   In the above, the Example of this invention was described based on FIGS.

上記実施例では、圧縮機の吐出口において周方向に等角度間隔で温度検出手段(プローブ)を設置したが、かならずしも等角度間隔である必要はない。   In the above embodiment, the temperature detection means (probes) are installed at equal angular intervals in the circumferential direction at the discharge port of the compressor, but it is not always necessary to have equal angular intervals.

また、上記実施例では、吐出口に設置した複数の温度検出手段の各設置個所が、吸入口における周方向のいずれの角度点と対応するかを、流体解析等の手法によって知るようにした。しかし、吐出口に設置した複数の温度検出手段の各設置個所が、吸入口における周方向のいずれの角度点と対応するかは、必ずしも知る必要はない。なぜなら、吐出口の周方向において複数の箇所に各温度検出手段が設置されると、各温度検出手段が検出した温度から、吸入口における複数の温度を算出することができるからである。そして、この算出された複数の温度に大きな分布が生じている場合は、吸入口の周方向における大きな温度分布が生じていることが推定されるからである。   Further, in the above-described embodiment, it is made to know which angle point in the circumferential direction at the suction port each installation location of the plurality of temperature detection means installed at the discharge port by a technique such as fluid analysis. However, it is not always necessary to know which angle point in the circumferential direction at the suction port each installation location of the plurality of temperature detection means installed at the discharge port corresponds to. This is because, if each temperature detection means is installed at a plurality of locations in the circumferential direction of the discharge port, a plurality of temperatures at the suction port can be calculated from the temperatures detected by each temperature detection means. This is because if a large distribution occurs in the calculated plurality of temperatures, it is estimated that a large temperature distribution in the circumferential direction of the suction port is generated.

また、上記実施例では、遠心型圧縮機を備えるガスタービンを説明した。しかし、ガスタービンが備える圧縮機は遠心型である必要はない。例えば、軸流型圧縮機を備えるガスタービンに本願発明を適用することもできる。   Moreover, the said Example demonstrated the gas turbine provided with a centrifugal compressor. However, the compressor included in the gas turbine need not be a centrifugal type. For example, the present invention can also be applied to a gas turbine including an axial compressor.

特に、軸流型圧縮機は、複数段(多段)に構成される場合が多いが、各段の圧縮機に対応するいずれの吐出口に温度検出手段(プローブ)を設置してもよい。そして、この温度検出手段で検出された温度に基づいて、吸入口(初段の圧縮機に空気を供給する吸入口)における吸入空気の温度を算出したり、その周方向における温度分布を測定すればよい。   In particular, an axial flow type compressor is often configured in a plurality of stages (multi-stages), but a temperature detection means (probe) may be installed at any outlet corresponding to the compressor of each stage. Based on the temperature detected by the temperature detection means, the temperature of the intake air at the intake port (the intake port that supplies air to the first stage compressor) is calculated, or the temperature distribution in the circumferential direction is measured. Good.

圧縮機の吸入空気の温度を測定したり、吸入口の周方向における温度分布を測定できるので、圧縮機を有するガスタービンの分野に適用できる。   Since the temperature of the intake air of the compressor can be measured and the temperature distribution in the circumferential direction of the intake port can be measured, it can be applied to the field of gas turbines having a compressor.

ガスタービンAの概略構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas turbine A. FIG. 圧縮機およびその周辺部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a compressor and its peripheral part. 圧縮機の横断面図であり、(a)は図2のIII(a)−III(a)線矢視断面図であり、(b)は図2のIII(b)−III(b)線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the compressor, (a) is a cross-sectional view taken along line III (a) -III (a) in FIG. 2, and (b) is a line III (b) -III (b) in FIG. It is arrow sectional drawing. 実験装置としての圧縮機での測定結果を示す測定図である。It is a measurement figure which shows the measurement result in the compressor as an experimental apparatus. 2段式の圧縮機の上半部縦断面図である。It is an upper half longitudinal cross-sectional view of a two-stage compressor.

符号の説明Explanation of symbols

A ガスタービン
10 圧縮機
11 吸入口
12 インペラ
13 吐出口
13a 内壁面
14 静翼
30 燃焼器
31 燃料供給管
40 タービン
41 排気管
45 回転軸
50 冷却装置
51 冷却水管
52 循環機
61,62,63 プローブ
61a 信号線
70 ケーシング
71 ベアリング
80 圧縮機
81 吸入口
82A,82B インペラ
83A,83B 吐出口
85 回転軸
A Gas turbine 10 Compressor 11 Suction port 12 Impeller 13 Discharge port 13a Inner wall surface 14 Stator blade 30 Combustor 31 Fuel supply pipe 40 Turbine 41 Exhaust pipe 45 Rotating shaft 50 Cooling device 51 Cooling water pipe 52 Circulators 61, 62, 63 Probe 61a Signal line 70 Casing 71 Bearing 80 Compressor 81 Suction port 82A, 82B Impeller 83A, 83B Discharge port 85 Rotating shaft

Claims (7)

吸入口から供給される吸入空気を圧縮して吐出口から吐出する圧縮機と、該圧縮機から吐出された空気で燃料を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるタービンと、該吸入空気を冷却する冷却装置とを備えたガスタービンにおいて、
該吐出口に、該圧縮機から吐出された空気の温度を検出する温度検出手段が設けられ、該温度検出手段によって検出された温度に基づいて、該吸入口の吸入空気の温度を測定するガスタービン。
A compressor that compresses the intake air supplied from the suction port and discharges the air from the discharge port, a combustor that burns fuel with the air discharged from the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas of the combustor; A gas turbine comprising a cooling device for cooling the intake air,
A gas for measuring the temperature of the intake air at the suction port based on the temperature detected by the temperature detection unit provided with temperature detection means for detecting the temperature of the air discharged from the compressor at the discharge port Turbine.
該吐出口の周方向における複数点に、該温度検出手段が設けられ、該温度検出手段によって検出された温度に基づいて、該吸入口の周方向における温度分布を測定する、請求項1記載のガスタービン。   The temperature detection unit is provided at a plurality of points in the circumferential direction of the discharge port, and the temperature distribution in the circumferential direction of the suction port is measured based on the temperature detected by the temperature detection unit. gas turbine. 該温度検出手段が、該吐出口の周方向において等角度間隔で設けられた、請求項2記載のガスタービン。   The gas turbine according to claim 2, wherein the temperature detection means are provided at equiangular intervals in the circumferential direction of the discharge port. 該吐出口に、該圧縮機から吐出された空気の圧力を検出する圧力検出手段が設けられ、該圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて、該吸入口の吸入空気の温度を測定する、請求項1乃至3のいずれか一の項に記載のガスタービン。   Pressure detection means for detecting the pressure of the air discharged from the compressor is provided at the discharge port, and the temperature of the intake air at the suction port is measured based on the pressure detected by the pressure detection means. The gas turbine as described in any one of Claims 1 thru | or 3. 該圧縮機が遠心型圧縮機である、請求項1乃至4のいずれか一の項に記載のガスタービン。   The gas turbine according to any one of claims 1 to 4, wherein the compressor is a centrifugal compressor. 該圧縮機が軸流型圧縮機である、請求項1乃至4のいずれか一の項に記載のガスタービン。   The gas turbine according to any one of claims 1 to 4, wherein the compressor is an axial compressor. 該圧縮機を複数備え、
吸入空気が該複数の圧縮機で複数段に圧縮され、
該温度検出手段が設けられた該吐出口が、該複数の圧縮機のうちのいずれかの吐出口である、請求項1乃至6のいずれか一の項に記載のガスタービン。
A plurality of the compressors;
The intake air is compressed into a plurality of stages by the plurality of compressors,
The gas turbine according to any one of claims 1 to 6, wherein the discharge port provided with the temperature detection means is any one of the plurality of compressors.
JP2003320955A 2003-09-12 2003-09-12 gas turbine Expired - Fee Related JP4149339B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003320955A JP4149339B2 (en) 2003-09-12 2003-09-12 gas turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003320955A JP4149339B2 (en) 2003-09-12 2003-09-12 gas turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005090240A true JP2005090240A (en) 2005-04-07
JP4149339B2 JP4149339B2 (en) 2008-09-10

Family

ID=34452776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003320955A Expired - Fee Related JP4149339B2 (en) 2003-09-12 2003-09-12 gas turbine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4149339B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP4149339B2 (en) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008544131A (en) Detection of engine status using an external microphone
CN101326343A (en) Bearing health monitor
US20170184472A1 (en) Sensor arrangement and measurement method for a turbomachine
JP2013242317A (en) Process sensor with convective increaser
JP6005181B2 (en) Preventing pump surging in compressors
KR20150110750A (en) Control device for denitration device, denitration device, and control method for denitration device
Ha et al. Experimental investigation on aero-acoustic characteristics of a centrifugal compressor for the fuel-cell vehicle
US9297308B2 (en) Temperature measurement in a gas turbine
US10697316B2 (en) Apparatus and method for measuring turbine temperature
Prahst et al. Experimental results of the first two stages of an advanced transonic core compressor under isolated and multi-stage conditions
JP4149339B2 (en) gas turbine
US20110082662A1 (en) Method and device for detecting capacity changes in a fluid and turbine
CN117432647A (en) High-power high-pressure ratio centrifugal compressor performance test system and test method thereof
US11029194B2 (en) Method of monitoring rubbing between a rotary party and a stationary part in a rotating turbomachine, monitoring arrangement and turbomachine
US9657639B2 (en) Ventilation system and method for monitoring air flow in a ventilation system for a turbomachine assembly
Romagnoli et al. Comparison Between the Steady Performance of Double-Entry and Twin-Entry Turbocharger Turbines
JPH10252691A (en) Moving blade variable axial flow fan and operation method thereof
JP2012197749A (en) Centrifugal compressor
JPH01394A (en) Compressor surging prevention device
CN115307820A (en) System and method for efficiently detecting hazardous gas leaks within a gas turbine compartment
US11913476B2 (en) Compressor system
CN104462768B (en) The efficiency and power consumption of a kind of large turbo-type generator aerofoil fan determine method
RU2527850C1 (en) Method of control over gas turbine engine compressor actuators
Roberts et al. Semi-closed cycle O2/CO2 combustion gas turbines: influence of fluid properties on the aerodynamic performance of the turbomachinery
KR100543671B1 (en) Apparatus and Method of Rotating Stall Warning in Compressor using Spatial Fourier Coefficient

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060221

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080304

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080430

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080624

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080625

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110704

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110704

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120704

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120704

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130704

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140704

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees