JP2005180406A - エンクロージャ設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンクロージャと内部の設備をユニット式にしてガスタービン設備の工事に掛かる工数を削減する。
【解決手段】 ガスタービン設備１のエンクロージャ３と内部の設備をユニット式にする。このエンクロージャ設備３は、気体を圧縮する圧縮機５と、前記圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部７と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービン９と、このタービンの駆動により発電を行うジェネレータ２３と、前記圧縮機５の始動の補助を行うためのオイルモータ１７と、前記オイルモータ１７の動力を圧縮機に伝える伝達部１９，２１とを備える構成にする。そして、前記オイルモータ１７はエンクロージャ設備３の外部のオイルポンプ１３と連動し、このオイルポンプ１３は、蒸気駆動機２７とモータ１５との動力で駆動する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンクロージャ設備に関し、さらに詳細には、ガスタービン設備の一部を標準化し、ガスタービン設備の設置を行う際の設置工数等の削減に寄与するエンクロージャ設備に関する。

図３に従来のエンクロージャ設備を備えたガスタービン設備を示す。従来のガスタービン設備８１はエンクロージャ設備８３を備えている。このエンクロージャ設備８３は、圧縮機８５と、燃焼部８７と、タービン８９とを備えている。

エンクロージャ設備８３の外部に設置されたオイル漕９１からオイルを供給し稼動するオイルポンプ９５はモータ９３により駆動し、動力をエンクロージャ８３の内部に設置されたオイルモータ９７に伝達する。そして、オイルモータ９７の動力は伝達継手９９と減速機１０１とを介して前記圧縮機８５に伝達される。

エンクロージャ設備８３の内部に設置されたジェネレータ１１３の一方の軸は前記減速機１０１に連結している。

ジェネレータ１１３の他方の軸は、タービン１０７の動力を伝達する伝達継手１０９に連結している。このエアタービン１０７はエンクロージャ設備８３の外部に設置されタービン８９の排気により蒸気を生成する廃熱ボイラ１０３からの蒸気により駆動する。

この結果、伝達継手１０９と、ジェネレータ１１３との間にはエンクロージャ８３の壁があるが設備作業時に空洞部１１１を工事している。

文献として、１軸形ガス／蒸気コンバインサイクル発電プラントに実施例は特許文献１に記載されている。そして、特許文献２に蒸気の圧力差から蒸気駆動機で動力を回収し燃料圧縮機を補助する設備が公開されている。さらに、タンデム型コンバインドシステムも実施されている。
特開昭６３−２３０９１１号公報 特許第２７１１０８５号公報

図３に示す従来のガスタービン設備８１のエンクロージャ設備８３では、工事により空洞部１１１を形成しなければならない。このため、空洞部１１１付近の配線や、空洞部１１１付近に設置する装置が制限され新たなレイアウトの設計を行わなければならないという問題があった。

上記特許文献２（特許２７１１０８５号）では、余剰蒸気などから蒸気駆動機で回収した動力を、エンクロージャ設備とは別に設置される燃料圧縮機等に伝達する方式を採るが、液体燃料を利用する場合や、ガス燃料でも供給圧が高い場合など十分に大きい動力を消費する補機が都合よくあるケースは稀である。この場合、ガスタービンの発電機や減速機に機械的に回収した動力を入力するため、顧客毎に設計する動力伝達方式に対応するためエンクロージャ設備も顧客毎に設計することとなるという問題がある。

ガスタービン発電装置のエンクロージャ設備は、内部に設置するガスタービン、減速機、始動装置、発電機、配管・配線類等を信頼性が高くかつ安全で、それでいながら保守しやすいようにと機能的に配置しコンパクトするように手をかけて設計される。

このため標準化を進め、信頼性を向上することとコストを下げることが重要になっており、省エネや効率化のためとはいえ、蒸気駆動機との動力をつなぎ込むためにエンクロージャ設備の改造は避けたい実情がある。

上記特許文献２（特開昭６３−２３０９１１）に示すように、発電機が両軸で、一方は従来のガスタービンの回転動力を伝える減速機軸、他方に例えばオートクラッチなどの動力伝達継ぎ手を介し蒸気駆動機の回転軸につながれ、エンクロージャ設備は蒸気駆動機がない場合と比べかなり大きくなるが、図３に示すようにエンクロージャ設備に大規模な改造が必要になる。再度最適化を設計することと、信頼性をあげるため継続的な見直しが必要にるという問題がある。

本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたものであり、請求項１に係る発明は、気体を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービンと、このタービンの駆動により発電を行うジェネレータと、前記圧縮機の始動の補助を行うためのオイルモータと、前記オイルモータの動力を圧縮機に伝える伝達部とをガスタービン設備のエンクロージャ設備に備え、前記オイルモータはエンクロージャの外側のオイルポンプと連動し、このオイルポンプは、蒸気駆動機とモータとの動力で駆動されるエンクロージャ設備である。

請求項２に係る発明は、前記伝達部は動力の伝達の調整を行う伝達継手と、回転速度を調整する減速機とを有する請求項１記載のエンクロージャ設備である。

請求項３に係る発明は、前記蒸気駆動機は、前記タービンからの排気ガスで蒸気を生成する廃熱ボイラからの蒸気で駆動する請求項１又は２記載のエンクロージャ設備である。

請求項４に係る発明は、気体を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービンと、このタービンの駆動により発電を行うジェネレータと、前記圧縮機の始動の補助を行うためのエアタービンと、前記エアタービンの動力を圧縮機に伝える伝達部とをガスタービン設備のエンクロージャ設備に備え、前記エアタービンはエンクロージャ設備の外側の圧縮機と連動し、この外側の圧縮機は、蒸気駆動機とモータとの動力で駆動されるエンクロージャ設備である。

請求項５に係る発明は、前記伝達部は動力の伝達の調整を行う伝達継手と、回転速度を調整する減速機とを有する請求項４記載のエンクロージャ設備である。

請求項６に係る発明は、前記蒸気駆動機は、前記タービンからの排気ガスで蒸気を生成する廃熱ボイラからの蒸気で駆動する請求項４又は５記載のエンクロージャ設備である。

このように、エンクロージャ設備は標準的なものであるが、内部の減速機にある始動装置の代わりに、常用稼動できるオイルポンプを設備し、油圧配管を介してエンクロージャ外部にあるオイルポンプを蒸気駆動機で間接的に補助する手段をとる。

また、動力の伝達は油に限るものでなく、図２に示すように空気溜から供給するエアスタータの場合には、エンクロージャ設備の中に動力を伝達する媒体として空気と既設空気配管が利用される。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。エンクロージャ設備が標準になることによりガスタービン設備の設置工数を削減できるという効果がある。

排ガスボイラの蒸気から蒸気駆動機で取り出された動力は、エンクロージャ設備と別置になっているオイルポンプの電動機に伝達継手を介して伝達される。このことから、動力は、オイルポンプにより油圧となり、本来は始動装置用として標準で設置された油圧配管を通り、エンクロージャ設備の中に供給される。そして、エンクロージャ設備の内部では、高圧の油から回転動力を取り出す油圧駆動機が、減速機に動力を伝達し、ガスタービンの出力に代わり、結果的にガスタービンの回転機の出力を増加できる。これにより、エンクロージャ設備に空洞部を設ける必要がなくなる。

なお、４ＭＷクラスのガスタービン発電装置では、約１００ｋＷがガスタービンの始動時にオイルポンプの動力として消費されるので、蒸気駆動機からの動力も１００ｋＷ程度とするとよい。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１を参照する。ガスタービン設備１は、エンクロージャ設備３を備えている。

前記エンクロージャ設備３は、気体（例えば空気）を圧縮する圧縮機５と、圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部７と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービン９と、このタービン９の駆動により発電を行うジェネレータ２３と、前記圧縮機５の始動の補助を行うためのオイルモータ１７と、前記オイルモータ１７の動力を圧縮機５に伝える伝達部（例えば伝達継手１９、減速機２１）とを備えている。

そして、前記オイルモータ１７はエンクロージャ設備３の外部に設置されたオイルポンプ１３と連動する。このオイルポンプ１３は、オイル漕１１からオイルを供給できるようになっている。そして、蒸気駆動機２７の動力とモータ１５の動力とで駆動される。

前記伝達部は動力の伝達の調整を行う伝達継手１９と、回転速度を調整する減速機２１とを有している。そして、この伝達継手１９は圧縮機５が始動する際に始動のための動力を補助する役割を果たす。すなわち、圧縮機５が本稼働すると自動で切り離される例えばオートクラッチのようになっている。

なお、前記オイルポンプ１３は、前記タービン９からの排気ガスで蒸気を生成する廃熱ボイラ２５からの蒸気で駆動する蒸気駆動機２７とモータ１５との動力の協働で駆動される。前記蒸気駆動機２７と前記モータ１５とは伝達継手２９により連動するようになっている。

また、上述のようにオイルポンプ１３の駆動は、廃熱ボイラ２５から供給した蒸気により駆動される蒸気駆動機２７の動力と、モータ１５の動力との協働により行なわれるため、ジェネレータ２３を駆動する軸はこのジェネレータ２３の片側のみに設けても動力を有効に使用できる。

このため、エンクロージャ設備３に空洞部を配置しなくともよい。そして、ガスタービン設備を工事する際に標準化されているため新たな設計等を行う必要が無くなり作業工数等の削減ができるという効果がある。

なお、ガスタービン設備１には適宜の位置に流量を調整する流量調整器３１，３３が配置されている。

図２を参照する。エンクロージャ設備の他の実施例を示す。ガスタービン設備４１はエンクロージャ設備４３を備えている。

このエンクロージャ設備４３は、気体を圧縮する圧縮機４５と、圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部４７と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービン４９と、このタービン４９の駆動により発電を行うジェネレータ６１と、前記圧縮機４５の始動の補助を行うためのエアタービン５７と、前記エアタービン５７の動力を前記圧縮機４５に伝える伝達部（例えば伝達継手５９、減速機６３）とを備えている。

前記エアタービン５７はエンクロージャ設備４３の外部の圧縮機５１と連動し、この外部の圧縮機５１は、蒸気駆動機６７の動力とモータ７１の動力との協働で駆動される。また、圧縮機５１から排気された気体を一旦、空気溜５３に溜めておき、エアタービン５７に供給するものである。

一方、前記伝達部は動力の伝達の調整を行う伝達継手５９と、回転速度を調整する減速機６３とを有する。そして、この伝達継手５９は圧縮機４５が始動する際に始動のための動力を補助する役割を果たす。すなわち、圧縮機４５が本稼働すると自動で切り離される例えばオートクラッチのようになっている。

上述のように圧縮機５１は、前記タービン４９からの排気ガスで蒸気を生成する廃熱ボイラ６５からの蒸気で駆動する蒸気駆動機６７とモータ７１との動力の協働で駆動するので、ジェネレータ６１を駆動する軸はこのジェネレータ６１の片側のみに設けても動力を有効に使用できる。なお、蒸気駆動機６７とモータ７１とは伝達継手６９により連動するようになっている。

また、ガスタービン設備４１には適宜の位置に流量を調整する流量調整器５５，７３，７５が配置されている。

なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。

エンクロージャ設備を備えたガスタービン設備の概略を示す概略図である。 エンクロージャ設備を備えたガスタービン設備の概略を示す概略図である。 従来のエンクロージャ設備を備えたガスタービン設備を説明する説明図である。

符号の説明

１ ガスタービン設備
３ エンクロージャ設備
５ 圧縮機
７ 燃焼部
９ タービン
１１ オイル漕
１３ オイルポンプ
１５ モータ
１７ オイルモータ
１９ 伝達継手
２１ 減速機
２３ ジェネレータ
２５ 廃熱ボイラ
２７ エアタービン
２９ 伝達継手

Claims (6)

1. 気体を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービンと、このタービンの駆動により発電を行うジェネレータと、前記圧縮機の始動の補助を行うためのオイルモータと、前記オイルモータの動力を圧縮機に伝える伝達部とをガスタービン設備のエンクロージャ設備に備え、
   前記オイルモータはエンクロージャ設備の外側のオイルポンプと連動し、このオイルポンプは、蒸気駆動機とモータとの動力で駆動されることを特徴とするエンクロージャ設備。
2. 前記伝達部は動力の伝達の調整を行う伝達継手と、回転速度を調整する減速機とを有することを特徴とする請求項１記載のエンクロージャ設備。
3. 前記蒸気駆動機は、前記タービンからの排気ガスで蒸気を生成する廃熱ボイラからの蒸気で駆動することを特徴とする請求項１又は２記載のエンクロージャ設備。
4. 気体を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体とガス燃料とで燃焼を行う燃焼部と、この燃焼により発生したエネルギにより駆動されるタービンと、このタービンの駆動により発電を行うジェネレータと、前記圧縮機の始動の補助を行うためのエアタービンと、前記エアタービンの動力を圧縮機に伝える伝達部とをガスタービン設備のエンクロージャ設備に備え、
   前記エアタービンはエンクロージャ設備の外側の圧縮機と連動し、この外側の圧縮機は、蒸気駆動機とモータとの動力で駆動されることを特徴とするエンクロージャ設備。
5. 前記伝達部は動力の伝達の調整を行う伝達継手と、回転速度を調整する減速機とを有することを特徴とする請求項４記載のエンクロージャ設備。
6. 前記蒸気駆動機は、前記タービンからの排気ガスで蒸気を生成する廃熱ボイラからの蒸気で駆動することを特徴とする請求項４又は５記載のエンクロージャ設備。

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