JP2005248751A - ガスタービン、ガスタービンの始動方法及び停止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を追加することなく、停止後短時間で再始動できる例えば排水設備の駆動機等として使用されるガスタービン等に好適なガスタービン、ガスタービンの始動方法及び停止方法を提供すること。
【解決手段】タービン１０、圧縮機１１、燃焼器１２及び始動機１６を具備するガスタービンの始動方法において、再始動時燃焼器１２の着火前に始動機１６を一定時間運転して圧縮機１１を駆動し、圧縮機１１により吸気した空気でタービン内部を強制冷却した後燃焼器１２を着火して始動する。このようにタービン内部を強制冷却することにより、タービンの内部温度を短時間で再始動可能な温度まで低下させることができるから、再始動時間を大幅に短縮できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、短時間での緊急始動や短い間隔で間欠運転を行う例えば排水設備等の駆動機として使用するガスタービンに好適なガスタービン、ガスタービンの始動方法及び停止方法に関するものである。

ガスタービンは、停止後も暫くは運転中の燃焼ガスの残留熱により内部が高温状態にある。このため、ガスタービンの停止直後に再始動すると、始動中に内部温度が保護設定温度を越えるため運転することができない。図１はこの種のガスタービン始動時のガスタービン速度Ａ、排気ガス温度（排気温度）Ｂの変化状態を示す図である。図示するように、ガスタービン速度Ａは始動指令（時間ｔ＝０）で始動装置により駆動され点火点まで徐々に上昇し、点火点から急速に上昇し、所定時間経過すると安定した状態となる。また、排気ガス温度Ｂは点火点から急激に上昇し、始動時排気ガス最高温度Ｃに達した後、若干降下しその後安定した状態となる。図２はガスタービンの停止後、内部温度が充分低下していない状態でガスタービンを再始動した場合、排気ガス温度Ｂは始動指令点から吸気により若干降下し、点火点から急速に上昇し、始動時排気ガス最高温度Ｃに達した後、降下しその後安定した状態となるが、この始動時排気ガス最高温度Ｃが保護設定温度を大きく越えるという問題がある。

従来は、停止後の内部温度が再始動中に保護設定温度を越えないと考えられる温度に低下するまで、再始動のために一定の冷却時間を置く必要があった。そのため短時間での緊急始動や短い間隔で間欠運転を行う例えば排水設備等の駆動機としては不具合であった。
特開２００２−３５７１２８号公報

上記のように、従来のガスタービンにおいては、停止後も暫くは運転中の燃焼ガスの残留熱により内部が高温状態にあり、再始動のためには停止後の内部温度が再始動中に保護設定を越えないと考えられる温度に低下するまで、一定の冷却時間を置く必要があり、短時間での緊急始動や短い間隔で間欠運転を行う例えば排水設備等の駆動機としは不具合であったという問題を解決し、特別な装置を追加することなく、停止後短時間で再始動できるガスタービン、ガスタービンの始動方法及び停止方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンにおいて、再始動時に前記始動機を所定の速度に達した後も、一定時間、又は排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に燃焼器を点火する制御手段を具備することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、再始動時に始動機を所定の速度に達した後も一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に燃焼器を点火して始動することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、再始動時に始動機を所定の一定速度に到達した後も排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に燃焼器を点火して始動することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動機を運転して圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、始動機を所定の速度に到達した後も一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に燃焼器を点火して始動することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動機を運転して圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を着火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、始動機を所定の速度に達した後も排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態に維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に燃焼器を点火して始動することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動機を運転して圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、始動機を所定の速度に達した後も一定時間又は該排気温度が所定の一定温度以下になるまでのいずれか先に達するまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後燃焼器を点火して始動することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンにおいて、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に始動機を一定時間、又は排気温度が所定の温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止する制御手段を具備することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に始動機を一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機が所定の一定速度以下に達した後に始動機を排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定温度以下に達した後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば始動機を一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達して後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば始動機を排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば始動機を一定時間又は該排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、再始動時に前記始動機を所定の速度に達した後も、一定時間、又は排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に燃焼器を点火する制御手段を具備するので、停止後の内部が高温の場合でも、ガスタービンを短時間で再始動できる。

請求項２に記載の発明によれば、再始動時燃焼器の点火前に始動機を所定の速度に達した後も一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、停止後の内部が高温の場合でも、ガスタービンを短時間で再始動できる。

請求項３に記載の発明によれば、再始動時に始動機を所定の一定速度に到達した後も排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、停止後の内部が高温の場合でも、ガスタービンを短時間で再始動できる。

請求項４に記載の発明によれば、再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動機を運転して圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、始動機を所定の速度に到達した後も一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンの再始動時間を短縮でき、且つ冷却運転の要否を排気温度により判断するため、始動機を無駄に運転することがない。

請求項５に記載の発明によれば、再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動機を運転して圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を着火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、始動機を所定の速度に達した後も排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態に維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンの再始動時間を短縮でき、且つ冷却運転の要否を排気温度により判断するため、始動機を無駄に運転することがない。

請求項６に記載の発明によれば、再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動機を運転して圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、始動機を所定の速度に達した後も一定時間又は該排気温度が所定の一定温度以下になるまでのいずれか先に達するまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンの再始動時間を更に短縮でき、且つ冷却運転の要否と冷却運転の継続時間を排気温度により判断するため、始動機を無駄に運転することがない。

請求項７に記載の発明によれば、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に始動機を一定時間、又は排気温度が所定の温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止する制御手段を具備するので、ガスタービンを再始動できる状態で停止することができる。

請求項８に記載の発明によれば、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に始動機を一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンを再始動できる状態で停止することができる。

請求項９に記載の発明によれば、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機が所定の一定速度以下に達した後に始動機を排気温度が所定の温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンを再始動できる状態で停止することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定温度以下に達した後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば始動機を一定時間継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンを再始動できる状態で停止することができ、且つ冷却運転の要否を排気温度により判断するため、始動機を無駄に運転するがない。

請求項１１に記載の発明によれば、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達して後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば始動機を排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンを再始動できる状態で停止することができ、且つ冷却運転の要否を排気温度により判断するため、始動機を無駄に運転することがない。

請求項１２に記載の発明によれば、ガスタービン停止中の燃焼器消火後に圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば始動機を一定時間又は該排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却するので、ガスタービンを再始動できる状態で停止することができ、且つ却運転の要否と冷却運転の継続時間を排気温度により判断するため、始動機を無駄に運転することがない。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図３は本発明に係る再始動方法及び停止方法を実施するガスタービン装置の構成例を示す図である。図示するように、ガスタービン装置は、タービン１０、圧縮機１１、及び燃焼器１２を具備する。タービンは圧縮機タービン１０ａと出力タービン１０ｂを有し、圧縮機タービン１０ａの回転軸と圧縮機１１の回転軸は接続され、出力タービン１０ｂの出力軸は減速機１３の入力軸に接続され、該減速機１３の出力軸は被駆動機（例えば排水設備のポンプ等）１４の回転軸に接続されている。

圧縮機１１の駆動により、吸気サイレンサ２０の吸気口１８から吸入された空気１０１は吸気フィルタ１９及び吸気サイレンサ２０を通って圧縮機１１に吸気される。圧縮機１１で圧縮された空気はタービン１０に供給されるようになっている。また、燃料源２６からの燃料（例えば重油）は補機ギヤ１５で駆動される燃料ポンプ２７により配管２８、燃料調整弁２９、配管２８を通って、燃焼器１２に送られる。また、燃料調整弁２９は制御盤２３により制御されるようになっている。

燃焼器１２に噴射された燃料と圧縮機１１から送られた圧縮空気は燃焼器１２で混合され、燃焼する。燃焼ガスはタービン１０を通って圧縮機タービン１０ａ及び出力タービン１０ｂを回転させた後、排気ダクト２１を通って排気ガス１０２として排出される。ガスタービンの排気ガス温度はタービンケーシング１７の排気ガス出口１７ａに取り付けた温度センサ２２により検出され、該温度センサ２２の検出出力は制御盤２３に出力される。なお、温度センサ２２の取り付け位置は排気ガス出口１７ａに限定されるものではなく、例えば排ガス流路等排気ガス温度を検出できる位置であればよい。

ガスタービンの始動に際し、制御盤２３から始動機駆動源２４に始動指令が出力され、始動機駆動源２４は該始動指令を受けて始動機１６に駆動力を供給（例えば始動機１６がＤＣモータの場合バッテリーからＤＣ電力供給）し、該始動機１６を起動運転する。これにより補機ギヤ１５を介して圧縮機１１が駆動され、圧縮空気がタービンケーシング１７内に供給されると共に、燃料ポンプ２７が駆動され、上記のように燃料が燃料調整弁２９及び配管２８を通って燃焼器１２に供給される。これにより燃焼器１２内で圧縮空気と燃料が混合される。

制御盤２３は所定タイミングで点火装置２５に点火信号を送り、点火装置２５で燃焼器１２に噴射された燃料に着火（点火）する。これにより発生する燃焼ガスはタービン１０を回転始動する。タービン１０の始動後は始動機１６を停止しても、圧縮機タービン１０ａの回転により、圧縮機１１は駆動されるから、タービン１０は回転し続ける。また、タービン１０を停止するときは、制御盤２３は燃料調整弁２９を閉じ、燃焼器１２への燃料を遮断し、燃焼器１２を消火させることにより、タービン１０は停止する。以下制御盤２３による本発明に係る再始動方法、停止方法等について説明する。

図４は制御盤２３によるガスタービンの再始動の処理の一例を示すフロー図である。再始動に際し、制御盤２３は始動機駆動源２４に始動指令を出力する（ステップＳＴ１）。始動機駆動源２４は始動機１６に駆動力を送り、該始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）する（ステップＳＴ２）。同時に所定の冷却時間（この強制冷却により内部温度がタービンの再始動可能温度に達する時間）（Ｔ＝ＸＸ）を設定したタイマーを起動する（ステップＳＴ３）。始動装置運転とタイマーの設定時間経過が成立するＡＮＤゲートはＯＮとなり（ステップＳＴ４）、圧縮機１１の昇速を確認し（ステップＳＴ５）、燃焼器１２を着火（点火）する（ステップＳＴ６）。

ガスタービン停止から、再始動が可能となる内部温度は、再始動中の排気温度が保護設定値の所定の一定温度に達しないことが条件である。図２に示すように再始動直前の排気温度（タービン内部温度）が充分に低下していないと始動時排ガス最高温度Ｃが保護設定温度を越えるという問題がある。そこで、再始動に際し、上記のようにタイマーにより始動機１６を所定時間運転して圧縮機１１を駆動し、その吸気によりガスタービン（タービンケーシング１７内）を強制冷却することにより、排気温度を低下させることにより、始動時排ガス最高温度℃を保護設定温度内に抑えることが可能となる。

図５は上記タイマーにより、ガスタービンを強制冷却した場合としない場合の比較例を示す図である。同図において、Ａは強制冷却した場合のガスタービン速度を、Ａ’は通常始動時のガスタービン速度を、Ｂは強制冷却した場合の排気ガス温度を、Ｂ’は通常始動時の排気ガス温度をそれぞれ示す。図示するように、始動指令Ｓ１が発生された後、タイマーの設定時間ＴＳ１だけ始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、該圧縮機１１の吸気によりガスタービンを強制的に冷却することにより、始動時排ガス最高温度Ｃが通常時の始動時排気ガス最高温度Ｃ’より温度差ΔＴ１だけ低くなる。

図６は制御盤２３によるガスタービンの再始動の処理の一例を示すフロー図である。再始動に際し、制御盤２３は始動機駆動源２４に始動指令を出力する（ステップＳＴ１１）。始動機駆動源２４は始動機１６に駆動力を送り、該始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）する（ステップＳＴ１２）。この始動機１６の運転を排気温度が所定の設定値（再始動可能温度）以下になるまで継続する（ステップＳＴ１３）。始動装置運転と排気温度が設定値以下になるとＡＮＤゲートはＯＮとなり（ステップＳＴ１４）、圧縮機１１の昇速を確認し（ステップＳＴ１５）、燃焼器１２を着火（点火）する（ステップＳＴ１６）。このようにすることにより、始動指令時のガスタービンの内部温度いかんにかかわらず、着火時のガスタービンの内部温度を設定温度以下にすることができ、始動時排ガス最高温度を保護設定温度内に抑えることが可能となる。

図７は制御盤２３によるガスタービンの再始動の処理の一例を示すフロー図である。再始動に際し、制御盤２３は始動機駆動源２４に始動指令を出力する（ステップＳＴ２１）。始動機駆動源２４は始動機１６に駆動力を送り、該始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）する（ステップＳＴ２２）。これと同時に排気温度が所定の設定値（再始動可能温度）以上か否かを判断し（ステップＳＴ２３）、ＮＯであったらステップＳＴ２６に進み、ＹＥＳであったら所定の設定時間（強制冷却により内部温度がタービンの再始動可能温度に達する時間）（Ｔ＝ＸＸ）としたタイマーを起動する（ステップＳＴ２５）。始動装置運転とＯＲゲートのＯＮ出力（排気温度が設定値以下かタイマーの設定時間Ｔ＝ＸＸの経過）（ステップＳＴ２６）の成立でＡＮＤゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ２７）、圧縮機１１の昇速を確認し（ステップＳＴ２８）、燃焼器１２を着火（点火）する（ステップＳＴ２９）。この実施例ではガスタービンを、排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動装置を運転し直ちに始動し、排気温度が所定の一定温度以上であれば、着火前に圧縮機により吸気した空気でタービン内部を一定の設定時間強制冷却する。

図８は制御盤２３によるガスタービンの再始動の処理の一例を示すフロー図である。再始動に際し、制御盤２３は始動機駆動源２４に始動指令を出力する（ステップＳＴ３１）。始動機駆動源２４は始動機１６に駆動力を送り、該始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）する（ステップＳＴ３２）。これと同時に排気温度が所定の設定値以上か否かを判断し（ステップＳＴ３３）、ＮＯであったらステップＳＴ３６に進み、ＹＥＳであったら排気温度が所定の設定値以下となるのを待つ（ステップＳＴ３５）。始動装置運転とＯＲゲートのＯＮ出力（排気温度が設定値以下であったこと又は設定値以下になったこと）（ステップＳＴ３６）の成立でＡＮＤゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ３７）、圧縮機１１の昇速を確認し（ステップＳＴ３８）、燃焼器１２を着火（点火）する（ステップＳＴ３９）。

この実施例ではガスタービンを、排気温度が所定の設定値（再始動可能な温度値）一定温度以下であれば、始動装置を運転し直ちに始動し、排気温度が所定の設定値以上であれば、着火前に圧縮機１１により吸気した空気で排気温度が設定値以下になるまで、タービン内部を強制冷却している。

図９は制御盤２３によるガスタービンの再始動の処理の一例を示すフロー図である。再始動に際し、制御盤２３は始動機駆動源２４に始動指令を出力する（ステップＳＴ４１）。始動機駆動源２４は始動機１６に駆動力を送り、該始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）する（ステップＳＴ４２）。これと同時に排気温度が所定の設定温度以上か否かを判断し（ステップＳＴ４３）、ＮＯであったらステップＳＴ４８に進み、ＹＥＳであったら所定の設定時間（Ｔ＝ＸＸ）としてタイマーを起動する（ステップＳＴ４５）と同時に排気温度が所定の設定値以下になるのを待つ（ステップＳＴ４６）。始動装置運転とＯＲゲートのＯＮ出力（排気温度が設定値以下であったこと、タイマーの設定時間の経過したこと、排気温度が設定値以下となったことのいずれかが成立）（ステップＳＴ４７、４８）の成立でＡＮＤゲートはＯＮとなり（ステップＳＴ４９）、圧縮機１１の昇速を確認し（ステップＳＴ５０）、燃焼器１２を着火（点火）する（ステップＳＴ５１）。

この実施例ではガスタービンを、排気温度が所定の一定温度以下であれば、始動装置を運転して直ちに始動し、排気温度が所定の設定値以上であれば、着火前に始動装置を一定の設定時間又は排気温度が所定の設定値以下になることのいずれかが先に成立するまで始動装置を運転し、吸気によりタービン内部を強制冷却する。

図１０は制御盤２３によるガスタービンの停止の処理の一例を示すフロー図である。ガスタービンの停止に際し、制御盤２３から燃料調整弁２９に停止指令が出力されると（ステップＳＴ６１）、燃料調整弁２９が閉じられ、燃焼器１２への燃料の供給が停止され、燃焼器１２は消火する。これによりタービン１０の回転数が徐々に減少する。タービンの回転速度が所定の速度に減速したことを確認し（ステップＳＴ６２）、始動機駆動源２４に始動機１６を始動する指令を送り、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）し（ステップＳＴ６３）、圧縮機１１の吸気によりタービンを強制的に冷却する共に、所定の設定時間（ガスタービンの内部温度が再始動可能になる時間）（Ｔ＝ＸＸ）を設定したタイマーを起動する（ステップＳＴ６４）。始動装置運転ＯＮとタイマーの設定時間が経過でＡＮＤゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ６５）、始動機駆動源２４に始動機１６の停止指令を送り、始動機１６を停止する（ステップＳＴ６６）。即ち、圧縮機１１の減速を確認してから、タイマーに設定された所定の時間だけ、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、その吸気によりタービンを強制的に冷却する。これにより、ガスタービンは何時でも再始動できる内部温度状態で停止することになる。

図１１は停止指令の後上記タイマーによりガスタービンを強制冷却した場合としない場合の比較例を示す図である。同図において、Ａは強制冷却した場合のガスタービン速度を、Ａ’は通常停止時のガスタービン速度を、Ｂは強制冷却した場合の排気ガス温度を、Ｂ’は通常停止時の排気ガス温度をそれぞれ示す。図示するように、停止指令Ｓ２が発生された後、タイマーの設定時間ＴＳ２だけ始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、該圧縮機１１の吸気によりガスタービンを強制的に冷却することにより、停止時排気ガス最高温度が通常時の停止時排気ガス最高温度より温度差ΔＴ２だけ低くなる。

図１２は制御盤２３によるガスタービンの停止の処理の一例を示すフロー図である。上記と同様、ガスタービンの停止に際し、制御盤２３からの停止指令が出力され（ステップＳＴ７１）、燃料調整弁２９が閉じられと、燃焼器１２への燃料供給が停止し、燃焼器１２は消火し、タービン１０の回転数が徐々に減少する。タービンの減速を確認し（ステップＳＴ７２）、始動機駆動源２４に始動機１６を始動する指令を送り、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）し（ステップＳＴ７３）、圧縮機１１の吸気によりタービンを強制的に冷却しすると同時に排気温度が所定の設定値以下になるのを監視する（ステップＳＴ７４）。始動装置運転ＯＮと排気温度が設定値以下となるＡＮＤゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ７５）、始動機１６を停止する（ステップＳＴ７６）。即ち、圧縮機１１の減速を確認してから、排気温度が所定の設定値（再始動可能な温度）以下となるまで、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、その吸気によりタービンを強制的に冷却する。これにより、ガスタービンは何時でも再始動できる状態で停止されることになる。

図１３は制御盤２３によるガスタービンの停止の処理の一例を示すフロー図である。上記と同様、ガスタービンの停止に際し、制御盤２３からの停止指令が出力され（ステップＳＴ８１）、燃料調整弁２９が閉じられと、燃焼器１２への燃料供給が停止し、燃焼器１２は消火し、タービン１０の回転数が徐々に減少する。タービンの減速を確認し（ステップＳＴ８２）、続いて排気温度が所定の設定値以上かを判断し（ステップＳＴ８３）、ＹＥＳであったら始動機駆動源２４に始動機１６を始動する指令を送り、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）し（ステップＳＴ８４）、圧縮機１１の吸気によりタービンを強制的に冷却すると同時に所定の設定時間（Ｔ＝ＸＸ）を設定したタイマーを起動する（ステップＳＴ８５）。始動装置運転ＯＮとタイマーの設定時間経過によりＡＮＤゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ８６）、ＯＲゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ８７）、始動機１６を停止する（ステップＳＴ８８）。

この実施例では、圧縮機１１の減速を確認してから、排気温度が所定の設定温度以上であるか否かを判断し、設定温度以下であったら直ちに停止し、設定温度以上であったら、所定の一定時間始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、その吸気によりタービンを強制的に冷却する。これにより、ガスタービンは何時でも再始動できる状態で停止させること可能となる。

図１４は制御盤２３によるガスタービンの停止の処理の一例を示すフロー図である。上記と同様、ガスタービンの停止に際し、制御盤２３からの停止指令が出力され（ステップＳＴ９１）、燃料調整弁２９が閉じられると、燃焼器１２への燃料供給が停止し、燃焼器１２は消火し、タービン１０の回転数が徐々に減少する。タービンの減速を確認し（ステップＳＴ９２）、続いて排気温度が所定の設定値以上かを判断し（ステップＳＴ９３）、ＹＥＳであったら始動機駆動源２４に始動機１６を始動する指令を送り、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）し（ステップＳＴ９４）、圧縮機１１の吸気によりタービンを強制的に冷却すると同時に排気温度が所定の設定値以下となるのを待つ（ステップＳＴ９５）。始動装置運転ＯＮと排気温度が設定温度以下となることによりＡＮＤゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ９６）、ＯＲゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ９７）、始動機１６を停止する（ステップＳＴ９８）。

この実施例では、圧縮機１１の減速を確認してから、排気温度が所定の設定値以上であるか否かを判断し、設定値以下であったら直ちに停止し、設定値以上であったら、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、排気温度が所定の設定値（再始動可能な温度）になるまで吸気によりタービンを強制的に冷却する。これにより、停止指令時のガスタービンの排気温度如何にかかわらず常に再始動できる状態でガスタービンを停止させることができる。

図１５は制御盤２３によるガスタービンの停止の処理の一例を示すフロー図である。上記と同様、ガスタービンの停止に際し、制御盤２３からの停止指令が出力され（ステップＳＴ１０１）、燃料調整弁２９が閉じらると、燃焼器１２への燃料供給が停止し、燃焼器１２は消火し、タービン１０の回転数が徐々に減少する。タービンの減速を確認し（ステップＳＴ１０２）、続いて排気温度が所定の設定値以上かを判断し（ステップＳＴ１０３）、ＹＥＳであったら始動機駆動源２４に始動機１６を始動する指令を送り、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動（始動装置運転）し（ステップＳＴ１０４）、圧縮機１１の吸気によりタービンを強制的に冷却しすると同時に所定の設定時間（Ｔ＝ＸＸ）を設定したタイマーを起動する（ステップＳＴ１０５）し、更に排気温度が所定の設定温度以下となるのを監視する（ステップＳＴ１０６）。タイマーの設定時間経過又は排気温度が設定温度以下となることのいずれかが成立するとＯＲゲートがＯＮとなり（ステップＳＴ１０７）、始動装置運転ＯＮとＯＲゲートのＯＮとＡＮＤゲートがＯＮにより（ステップＳＴ１０８）、ＯＲゲートがＯＮとなって（ステップＳＴ１０９）始動機１６を停止する（ステップＳＴ１１０）。

この実施例では、圧縮機１１の減速を確認してから、排気温度が所定の設定温度以上であるか否かを判断し、設定温度以下であったら直ちに停止し、設定温度以上であったら、始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、タイマーの設定時間の経過又は排気温度が所定の設定値（再始動可能な温度値）以下になることのいずれかが先に達成するまで吸気によりタービンを強制的に冷却する。これにより、停止指令時のガスタービンを排気温度如何にかかわらず常に再始動できる状態でガスタービンが停止する。

上記のようにガスタービンの再始動時又は停止時に始動機１６を運転して圧縮機１１を駆動し、該圧縮機１１の吸気により内部を強制的に冷却することにより、内部温度を低下させ、再始動時間を短縮させることが可能であるが、始動機１６に始動機駆動源２４から駆動力を供給する場合は、各停止毎に始動機１６を運転することになり、駆動源から供給される駆動力が多くなる（例えば、始動機１６にＤＣモータ、始動機駆動源２４にバッテリーを用いた場合、バッテリーからの供給されるＤＣ電力が多くなる）。従って、再始動時に始動機１６を運転して強制冷却することが好ましい。

、
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば図３においては、ガスタービンを２軸式ガスタービンとしたが、本発明に係る再始動方法及び停止方法を適用するガスタービンは図示は省略するが１軸式ガスタービンであってもよいことは当然である。

ガスタービンの始動時のガスタービン速度、排気ガス温度の変化状態を示す図である。 ガスタービンの停止後タービンを再始動した場合のガスタービン速度、排ガス温度の変化状態例を示す図である。 本発明に係るガスタービン装置の構成例を示す図である。 本発明に係るガスタービンの再始動方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例１） 再始動時ガスタービンを強制冷却した場合としない場合の比較例を示す図である。 本発明に係るガスタービンの再始動方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例２） 本発明に係るガスタービンの再始動方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例３） 本発明に係るガスタービンの再始動方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例４） 本発明に係るガスタービンの再始動方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例５） 本発明に係るガスタービンの停止方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例６） 停止時ガスタービンを強制冷却した場合としない場合の比較例を示す図である。 本発明に係るガスタービンの停止方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例７） 本発明に係るガスタービンの停止方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例８） 本発明に係るガスタービンの停止方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例９） 本発明に係るガスタービンの停止方法の処理の一例を示すフロー図である。（実施例１０）

符号の説明

１０ タービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ 減速機
１４ 被駆動機
１５ 補機ギヤ
１６ 始動機
１７ タービンケーシング
１８ 吸気口
１９ 吸気フィルタ
２０ 吸気サイレンサ
２１ 排気ダクト
２２ 温度センサ
２３ 制御盤
２４ 始動機駆動源
２５ 点火装置
２６ 燃料源
２７ 燃料ポンプ
２８ 配管
２９ 燃料調整弁

Claims (12)

1. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンにおいて、
   再始動時に前記始動機を所定の速度に達した後も、一定時間、又は排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に前記燃焼器を点火する制御手段を具備することを特徴とするガスタービン。
2. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、
   再始動時に前記始動機を所定の速度に達した後も一定時間継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に前記燃焼器を点火して始動することを特徴とするガスタービンの始動方法。
3. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、
   再始動時に前記始動機を所定の一定速度に到達した後も排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に前記燃焼器を点火して始動することを特徴とするガスタービンの始動方法。
4. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、
   再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、前記始動機を運転して前記圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、前記始動機を所定の速度に到達した後も一定時間継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に前記燃焼器を点火して始動することを特徴とするガスタービンの始動方法。
5. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、
   再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、前記始動機を運転して前記圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに前記燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、前記始動機を所定の速度に達した後も排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態に維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に前記燃焼器を点火して始動することを特徴とするガスタービンの始動方法。
6. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの始動方法において、
   再始動時の排気温度が所定の一定温度以下であれば、前記始動機を運転して前記圧縮機を駆動し所定の一定速度に到達後直ちに前記燃焼器を点火して始動し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば、前記始動機を所定の速度に達した後も一定時間又は該排気温度が所定の一定温度以下になるまでのいずれか先に達するまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後前記燃焼器を点火して始動することを特徴とするガスタービンの始動方法。
7. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンにおいて、
   ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に前記圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に前記始動機を一定時間、又は排気温度が所定の温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止する制御手段を具備することを特徴とするガスタービン。
8. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、
   ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に前記圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に前記始動機を一定時間継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とするガスタービンの停止方法。
9. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、
   ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に前記圧縮機が所定の一定速度以下に達した後に前記始動機を排気温度が所定の温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気で前記タービン内部を強制冷却した後停止することを特徴とするガスタービンの停止方法。
10. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、
    ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に前記圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば前記始動機を一定時間継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気で前記タービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とするガスタービンの停止方法。
11. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、
    ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に前記圧縮機速度が所定の一定速度以下に達して後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば前記始動機を排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を維持することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後に停止することを特徴とするガスタービンの停止方法。
12. 圧縮機、燃焼器、タービン、及び始動機等を具備するガスタービンの停止方法において、
    ガスタービン停止中の前記燃焼器消火後に前記圧縮機速度が所定の一定速度以下に達した後に排気温度が所定の一定温度以下であればそのまま停止し、該排気温度が所定の一定温度以上であれば前記始動機を一定時間又は該排気温度が所定の一定温度以下になるまで継続して運転し前記圧縮機を駆動した状態を持続することにより、該圧縮機により吸気した空気でガスタービン内部を強制冷却した後停止することを特徴とするガスタービンの停止方法。

Images