JP2006342784A - Gas turbine, and method and computer program for air supply control - Google Patents

Gas turbine, and method and computer program for air supply control Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce energy consumption while controlling a cat-back phenomenon. <P>SOLUTION: The gas turbine 1a is equipped with a first air supply passage 11 and second air supply passage 12 in a vertically upper part U of a cabin 5 for accommodating a combustor 4 for injecting to a turbine the combustion gas produced by burning fuel and air compressed by a compressor 3. A first nozzle block 13 is provided to a part in which the first air supply passage 11 is opened inside the cabin 5 so as to discharge air along the upside cabin inner wall surface 5wt. A second nozzle block 14 is provided to a part in which the second air supply passage 12 is opened inside the cabin 5 so as to discharge air along the upside cabin inner wall surface 5wt. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスタービンに関するものである。   The present invention relates to a gas turbine.

ガスタービンは、燃焼器によって発生した高温のガスをタービンに噴射することで運転される。ガスタービンの運転停止後、高温のガスは燃焼器が格納される車室に滞留し、車室の上半分と下半分とで温度差が生ずる。そして、温度の高い車室の上側は膨張し、温度の低い車室の下側は相対的に収縮することによる車室の変形、いわゆるキャットバック現象が発生する。このキャットバック現象を抑制するため、例えば特許文献１には、車室５の温度差を低減させるため、ガスタービンの運転停止後にタービン翼を回転させて車室内に気流を発生させ、車室内の温度分布を低減させる技術（以下スピン冷却という）が開示されている。   A gas turbine is operated by injecting high-temperature gas generated by a combustor into the turbine. After the operation of the gas turbine is stopped, the high-temperature gas stays in the passenger compartment where the combustor is stored, and a temperature difference occurs between the upper half and the lower half of the passenger compartment. Then, the upper side of the cabin with a high temperature expands, and the lower side of the cabin with a low temperature contracts relatively, so that a so-called catback phenomenon occurs. In order to suppress this catback phenomenon, for example, in Patent Document 1, in order to reduce the temperature difference in the passenger compartment 5, the turbine blades are rotated after the operation of the gas turbine is stopped to generate an air flow in the passenger compartment. A technique for reducing the temperature distribution (hereinafter referred to as spin cooling) is disclosed.

特開２００４−２１８５６９号公報、段落番号 ０００４Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-218869, paragraph number 0004

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ガスタービンの運転停止後にタービン翼を回転させるための動力が必要であり、このためのエネルギー消費が大きいという問題があった。また、特許文献１には、ガスタービンの運転終了後に、車室内へパージ空気を流し続ける技術も開示されているが、この技術では、長時間パージ空気を流し続ける必要があり、エネルギー消費の低減という点では改善の余地がある。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 requires power for rotating the turbine blades after the operation of the gas turbine is stopped, and there is a problem that energy consumption for this purpose is large. Patent Document 1 also discloses a technique for continuously flowing purge air into the vehicle interior after the operation of the gas turbine. However, in this technique, it is necessary to continue to flow purge air for a long time, thereby reducing energy consumption. There is room for improvement in this regard.

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、いわゆるキャットバック現象を抑制しつつ、エネルギー消費を低減することのできるガスタービン及び空気供給制御方法、並びに空気供給制御用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and provides a gas turbine, an air supply control method, and an air supply control computer program capable of reducing energy consumption while suppressing a so-called catback phenomenon. The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンは、燃料と、圧縮機で圧縮された空気とを燃焼させて発生した燃焼ガスをタービンに噴射する燃焼器を格納する車室と、前記車室の鉛直方向上部側における内壁面に設けられ、前記車室の鉛直方向上側の内壁面に沿って空気を放出する空気層形成手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a gas turbine according to the present invention stores a combustor that injects combustion gas generated by burning fuel and air compressed by a compressor into the turbine. And an air layer forming means that is provided on the inner wall surface on the upper side in the vertical direction of the vehicle room and discharges air along the inner wall surface on the upper side in the vertical direction of the vehicle room. .

このガスタービンは、車室ケーシングの上部側の車室の内壁面に沿って空気を流すことができる。これによって、前記内壁面における熱伝達率を大きくすることができ、効率的に車室を構成するケーシングの上部側を冷却することができる。その結果、効果的にキャットバックを抑制できるので、車室へ空気を供給するために要するエネルギーもより低減できる。   This gas turbine can flow air along the inner wall surface of the passenger compartment on the upper side of the passenger compartment casing. As a result, the heat transfer coefficient on the inner wall surface can be increased, and the upper side of the casing constituting the passenger compartment can be efficiently cooled. As a result, catback can be effectively suppressed, so that energy required to supply air to the passenger compartment can be further reduced.

次の本発明に係るガスタービンは、前記ガスタービンにおいて、前記空気層形成手段は、前記タービンの回転中心軸と平行な方向に向かって空気を放出することを特徴とする。   The gas turbine according to the present invention is characterized in that, in the gas turbine, the air layer forming means discharges air in a direction parallel to a rotation center axis of the turbine.

空気をタービンの回転中心軸と平行な方向に放出することで、車室を構成するケーシングの鉛直方向下部に対して相対的に長くなる部分を効率よく冷却できるので、少ないエネルギーでキャットバック現象を効果的に抑制できる。   By discharging air in a direction parallel to the rotation center axis of the turbine, it is possible to efficiently cool the part that is relatively long with respect to the lower part in the vertical direction of the casing that constitutes the passenger compartment. It can be effectively suppressed.

次の本発明に係るガスタービンは、前記ガスタービンにおいて、前記ガスタービンの運転停止後、前記ガスタービンの機関回転数が予め定めた所定の回転数よりも小さくなった場合には、前記空気層形成手段は、前記車室に空気を放出することを特徴とする。   In the gas turbine according to the next aspect of the present invention, in the gas turbine, when the engine speed of the gas turbine becomes smaller than a predetermined speed after the operation of the gas turbine is stopped, the air layer The forming means discharges air to the passenger compartment.

ガスタービンでは、ローター軸の回転数が低くなると、ケーシングの上下温度差が急激に大きくなるが、この発明のようにすれば、早い時期からケーシングの上下温度差を小さく抑えることができる。これによって、キャットバック現象の発生をより効果的に抑制できるので、車室へ空気を供給するために要するエネルギもより低減できる。   In the gas turbine, when the rotational speed of the rotor shaft is lowered, the upper and lower temperature difference of the casing increases rapidly. However, according to the present invention, the upper and lower temperature difference of the casing can be suppressed from an early stage. As a result, the occurrence of the catback phenomenon can be more effectively suppressed, and the energy required to supply air to the passenger compartment can be further reduced.

次の本発明に係るガスタービンは、前記ガスタービンにおいて、前記空気層形成手段から前記車室に放出される空気の量は、前記車室の鉛直方向上部における前記車室の温度と、前記車室の鉛直方向下部における前記車室の温度とに基づいて変化することを特徴とする。   In the gas turbine according to the next aspect of the present invention, in the gas turbine, the amount of air released from the air layer forming means to the vehicle compartment is determined by the temperature of the vehicle compartment in the vertical upper part of the vehicle compartment, and the vehicle interior. It changes based on the temperature of the said vehicle compartment in the vertical direction lower part of a chamber.

これによって、より確実かつ迅速にキャットバック現象を抑制できる。また、キャットバック現象を抑制するために必要十分な量の空気を供給することにより、過剰な空気を供給することが回避できるので、空気供給に要するエネルギーも低減できる。   As a result, the catback phenomenon can be suppressed more reliably and quickly. Further, by supplying a necessary and sufficient amount of air to suppress the catback phenomenon, it is possible to avoid supplying excess air, so that energy required for air supply can also be reduced.

次の本発明に係る空気供給制御方法は、ガスタービンの運転停止後に、燃焼器を格納する車室へ空気を供給するにあたり、前記車室の鉛直方向上部の温度と、前記車室の鉛直方向下部の温度とを取得する手順と、前記車室の鉛直方向上部の温度と、前記車室の鉛直方向下部の温度との差を求める手順と、前記車室の鉛直方向上部の温度と、前記車室の鉛直方向下部の温度との差が、予め定めた所定範囲内となるように、前記車室へ放出する空気の量を調整する手順と、調整された空気の量で、前記車室内へ空気を放出する手順と、を含むことを特徴とする。   In the air supply control method according to the present invention, when the air is supplied to the compartment containing the combustor after the operation of the gas turbine is stopped, the temperature in the vertical upper part of the compartment and the vertical direction of the compartment A procedure for obtaining a temperature at a lower portion, a procedure for obtaining a difference between a temperature at an upper portion in the vertical direction of the passenger compartment and a temperature at a lower portion in the vertical direction of the passenger compartment, a temperature at an upper portion in the vertical direction of the passenger compartment, The procedure for adjusting the amount of air released to the passenger compartment so that the difference between the temperature at the lower part in the vertical direction of the passenger compartment is within a predetermined range, and the amount of the adjusted air, And a procedure for releasing air into the air.

このように、車室の鉛直方向上部の温度と、車室の鉛直方向下部の温度との差が、予め定めた所定範囲内となるように、車室へ放出する空気の量を調整するので、より確実かつ迅速にキャットバック現象を抑制できる。また、過剰な空気を供給することが回避できるので、空気供給に要するエネルギーも低減できる。   In this way, the amount of air released to the passenger compartment is adjusted so that the difference between the temperature at the upper part in the vertical direction of the passenger compartment and the temperature at the lower part in the vertical direction of the passenger compartment is within a predetermined range. Thus, the catback phenomenon can be suppressed more reliably and quickly. Moreover, since supply of excess air can be avoided, energy required for air supply can also be reduced.

次の本発明に係る空気供給制御方法は、前記空気供給制御方法において、前記ガスタービンの機関回転数が予め定めた所定の回転数よりも小さくなった後に、前記車室へ空気を放出することを特徴とする。   In the air supply control method according to the present invention, in the air supply control method, after the engine speed of the gas turbine becomes smaller than a predetermined speed, air is discharged to the vehicle compartment. It is characterized by.

ガスタービンでは、ローター軸の回転数が低くなると、ケーシングの上下温度差が急激に大きくなるが、この発明のようにすれば、早い時期からケーシングの上下温度差を小さく抑えることができる。これによって、キャットバック現象の発生をより効果的に抑制できるので、これに要するエネルギーもより低減できる。   In the gas turbine, when the rotational speed of the rotor shaft is lowered, the upper and lower temperature difference of the casing increases rapidly. However, according to the present invention, the upper and lower temperature difference of the casing can be suppressed from an early stage. As a result, the occurrence of the catback phenomenon can be more effectively suppressed, and the energy required for this can be further reduced.

次の本発明に係る空気供給制御用コンピュータプログラムは、前記空気供給制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。   A computer program for air supply control according to the next aspect of the present invention causes a computer to execute the air supply control method.

これにより、前記空気供給制御用コンピュータプログラム方法が、コンピュータを利用して実現できる。   Thereby, the computer program method for air supply control can be realized using a computer.

この発明に係るガスタービン及び空気供給制御方法、並びに空気供給制御用コンピュータプログラムは、いわゆるキャットバック現象を抑制しつつ、エネルギー消費を低減できる。   The gas turbine, the air supply control method, and the air supply control computer program according to the present invention can reduce energy consumption while suppressing a so-called catback phenomenon.

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、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

（実施形態１）
この実施形態は、ガスタービンの車室の鉛直方向上部に設けた第１空気供給手段から、車室の内部の圧縮機側に向かって空気を放出するとともに、同じく車室の鉛直方向上部に設けた第２空気供給手段から、第１空気供給手段とは異なる方向に空気を放出する点に特徴がある。 (Embodiment 1)
In this embodiment, air is discharged from the first air supply means provided at the upper part in the vertical direction of the passenger compartment of the gas turbine toward the compressor side inside the passenger compartment, and is also provided at the upper part in the vertical direction of the passenger compartment. The second air supply means is characterized in that air is discharged in a direction different from that of the first air supply means.

図１は、ガスタービンを示す説明図である。このガスタービン１は、いわゆる横置きで設置される。すなわち、このガスタービン１では、ローターディスクや動翼が取り付けられるローター軸９が、鉛直方向、すなわち重力の作用方向（図１中矢印Ｇ方向）に対してほぼ直交して配置される。空気取り入れ口２から取り込まれた空気は、圧縮機３によって圧縮されて高温かつ高圧の圧縮空気となって、車室５内に配置される燃焼器４へ送り込まれる。燃焼器４では、この圧縮空気に天然ガス等のガス燃料、あるいは軽油等の液体燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスを生成させる。この高温・高圧の燃焼ガスは、燃焼器尾筒６へ導かれた後、タービン７に噴射される。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a gas turbine. The gas turbine 1 is installed horizontally. That is, in this gas turbine 1, the rotor shaft 9 to which the rotor disk and the moving blades are attached is disposed substantially perpendicular to the vertical direction, that is, the direction of gravity (the direction of arrow G in FIG. 1). The air taken in from the air intake 2 is compressed by the compressor 3 to become high-temperature and high-pressure compressed air, and is sent to the combustor 4 disposed in the passenger compartment 5. In the combustor 4, gas fuel such as natural gas or liquid fuel such as light oil is supplied to the compressed air and burned to generate high-temperature and high-pressure combustion gas. The high-temperature and high-pressure combustion gas is guided to the combustor tail cylinder 6 and then injected into the turbine 7.

図２は、いわゆるキャットバック現象を示す説明図である。図２のＺｃ1、Ｚｃ2は、ケーシング１Ｃの中心軸を示し、Ｚｃ1はガスタービン１の運転中におけるもの、Ｚｃ2はガスタービン１の運転終了後におけるものである。ガスタービン１の運転中においては、圧縮機３やタービン７の回転により、ガスタービン１のケーシング（筺体）１Ｃの温度分布は比較的小さい。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a so-called catback phenomenon. Zc 1 and Zc 2 in FIG. 2 indicate the central axis of the casing 1C, Zc 1 is during operation of the gas turbine 1, and Zc 2 is after operation of the gas turbine 1 is completed. During the operation of the gas turbine 1, the temperature distribution of the casing (housing) 1 </ b> C of the gas turbine 1 is relatively small due to the rotation of the compressor 3 and the turbine 7.

一方、ガスタービン１の運転が終了すると、圧縮機３やタービン７の回転が停止する。その結果、ガスタービン１の鉛直方向上部Ｕに温度の高い気体が集まり、反対にガスタービン１の下部Ｌには相対的に温度の低い気体が集まる。これによって、鉛直方向上部Ｕの方が鉛直方向下部Ｌよりもケーシング１Ｃの長さが大きくなって、ケーシング１Ｃの鉛直方向上部Ｕが反り上がり、いわゆる猫の背中のような形状になる。これをキャットバック現象という。   On the other hand, when the operation of the gas turbine 1 is completed, the rotation of the compressor 3 and the turbine 7 is stopped. As a result, gas having a high temperature gathers in the upper portion U of the gas turbine 1 in the vertical direction, and gas having a relatively low temperature gathers in the lower portion L of the gas turbine 1. Accordingly, the length of the casing 1C is larger in the vertical upper portion U than in the vertical lower portion L, and the vertical upper portion U of the casing 1C is warped, forming a shape like a so-called cat's back. This is called a catback phenomenon.

キャットバック現象が発生すると、ガスタービン１の運転後におけるケーシング１Ｃの中心軸Ｚｃ2は、ガスタービン１の運転中におけるケーシング１Ｃの中心軸Ｚｃ1に対して湾曲し、ずれることになる。ガスタービン１の運転中におけるケーシング１Ｃの中心軸Ｚｃ1は、ガスタービン１の回転軸とほぼ平行であるため、キャットバック現象が発生すると、ローターに取り付けられる動翼とケーシング１Ｃとが接触するおそれがある。ここで、鉛直方向とは、重力の作用方向をいう。そして、鉛直方向上部Ｕは、重力の作用方向Ｇの反対側であり、鉛直方向下部Ｌは重力の作用方向側である。以下、必要に応じて、鉛直方向上部を単に上部、鉛直方向下部を単に下部という。 When the catback phenomenon occurs, the central axis Zc 2 of the casing 1C after the operation of the gas turbine 1 is bent and deviated from the central axis Zc 1 of the casing 1C during the operation of the gas turbine 1. Center axis Zc 1 of the casing 1C during operation of the gas turbine 1, because it is substantially parallel to the axis of rotation the gas turbine 1, the cat back phenomenon occurs, and the rotor blades and the casing 1C mounted on the rotor contact possibility There is. Here, the vertical direction refers to the direction of gravity action. The upper part U in the vertical direction is on the opposite side of the action direction G of gravity, and the lower part L in the vertical direction is on the action direction side of gravity. Hereinafter, as necessary, the upper part in the vertical direction is simply referred to as the upper part, and the lower part in the vertical direction is simply referred to as the lower part.

このキャットバック現象を抑制するため、実施形態１に係るガスタービン１では、次のような構成を採用する。図３は、実施形態１に係るガスタービンの車室部分を示す一部断面図である。図４は、図３の矢印Ｄ方向から車室内を見た説明図である。図３、図４に示すように、このガスタービン１は、車室５内に空気を放出する第１空気供給手段（以下第１空気供給通路）１１と、第２空気供給手段（以下第２空気供給通路）１２とを、車室５の上部Ｕ側に備える。   In order to suppress the catback phenomenon, the gas turbine 1 according to the first embodiment employs the following configuration. FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating a casing portion of the gas turbine according to the first embodiment. FIG. 4 is an explanatory view of the vehicle interior as viewed from the direction of arrow D in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the gas turbine 1 includes a first air supply unit (hereinafter referred to as a first air supply passage) 11 that discharges air into the passenger compartment 5 and a second air supply unit (hereinafter referred to as a second air supply unit). Air supply passage) 12 is provided on the upper U side of the passenger compartment 5.

図３に示すように、第１空気供給通路１１は、通路の形成される方向（通路軸方向）が、ガスタービン１のローター軸９に対して傾斜している。そして、第１空気供給通路１１は、車室ケーシング５Ｃの外側から内側に向かって、圧縮機３側に向かって形成される。一方、第２空気供給通路１２は、通路の形成される方向（通路軸方向）が、ガスタービン１のローター軸９とほぼ直交するように形成される。なお、図４に示すように、第１及び第２空気供給通路１１、１２は、通路の形成される方向（通路軸方向）が、前記ローター軸９の回転中心軸Ｚ（すなわちタービン７の回転中心軸）に向かうように形成される。   As shown in FIG. 3, in the first air supply passage 11, the direction in which the passage is formed (passage axis direction) is inclined with respect to the rotor shaft 9 of the gas turbine 1. The first air supply passage 11 is formed toward the compressor 3 side from the outside to the inside of the casing 5C. On the other hand, the second air supply passage 12 is formed so that the direction in which the passage is formed (passage axis direction) is substantially orthogonal to the rotor shaft 9 of the gas turbine 1. As shown in FIG. 4, in the first and second air supply passages 11 and 12, the direction in which the passage is formed (passage axis direction) is the rotation center axis Z of the rotor shaft 9 (that is, the rotation of the turbine 7). (Center axis).

図３、図４に示すように、第２空気供給通路１２は車室の下部（すなわち重力の作用方向側）Ｕに向かって空気Ａを放出する。この空気Ａが、車室５の上部Ｕ側に滞留する高温空気を攪拌することによって、車室ケーシング５Ｃに発生する温度の偏りを低減する。なお、この作用は、第２空気供給通路１２が設けられている断面内において、特に効果が高い。   As shown in FIGS. 3 and 4, the second air supply passage 12 discharges air A toward the lower portion U (that is, the gravity direction side) U of the passenger compartment. The air A stirs the high-temperature air staying on the upper portion U side of the passenger compartment 5, thereby reducing the temperature deviation generated in the passenger compartment casing 5C. This action is particularly effective in the cross section where the second air supply passage 12 is provided.

一方、第１空気供給通路１１は、圧縮機３側に向かい、燃焼器４に向かって空気Ａを放出する。ここで、図４に示すように、ローター軸９の回転中心軸Ｚに垂直な断面内において、第１空気供給通路１１は、燃焼器４の間に向かって空気Ａを放出するように配置される。このようにすることで、第１空気供給通路１１から車室５内へ放出される空気Ａは、燃焼器４の間を通過して、車室５の圧縮機３側における車室内壁（圧縮機側車室内壁）５ｗｃへ到達する。すなわち、第１空気供給通路１１が車室５内へ空気を放出する方向と、第２空気供給通路１２が車室５内へ空気を放出する方向とは異なる。   On the other hand, the first air supply passage 11 discharges air A toward the compressor 3 and toward the combustor 4. Here, as shown in FIG. 4, the first air supply passage 11 is disposed so as to release air A between the combustors 4 in a cross section perpendicular to the rotation center axis Z of the rotor shaft 9. The By doing in this way, the air A discharged | emitted from the 1st air supply channel | path 11 into the vehicle interior 5 passes between the combustors 4, and the vehicle interior wall (compression) in the compressor 3 side of the vehicle interior 5 is carried out. Aircraft interior wall) 5wc. That is, the direction in which the first air supply passage 11 discharges air into the passenger compartment 5 is different from the direction in which the second air supply passage 12 releases air into the passenger compartment 5.

これによって、車室５の上部Ｕ側に滞留する高温空気が攪拌されるとともに、圧縮機側車室内壁５ｗｃ近傍の空気も攪拌される（図３中の矢印Ｊ）。そして、第１及び第２空気供給通路１１、１２が設けられている断面から離れた場所においても、車室ケーシング５Ｃに発生する温度の偏りを低減することができる。その結果、車室ケーシング５Ｃの全体にわたって温度の偏りを低減できるので、少ないエネルギーで、キャットバック現象を効果的に抑制することができる。   As a result, the high-temperature air staying on the upper U side of the passenger compartment 5 is agitated, and the air near the compressor-side interior wall 5wc is also agitated (arrow J in FIG. 3). And even in the place away from the cross section in which the 1st and 2nd air supply channel | paths 11 and 12 are provided, the temperature deviation generate | occur | produced in the compartment casing 5C can be reduced. As a result, temperature deviation can be reduced over the entire casing 5C, so that the catback phenomenon can be effectively suppressed with less energy.

この実施形態に係るガスタービン１では、車室５の圧縮機３側の断面（図３の矢印Ａで示す断面）において、車室５の上部Ｕと下部Ｌとの温度差（上下温度差）は、スピン冷却と比較して１５℃程度低くできた。また、車室５のフランジ近傍における断面（図３の矢印Ｂで示す断面）では、スピン冷却と比較して、上下温度差を４０℃程度低くできた。また、車室５のタービン側における断面（図３の矢印Ｃで示す断面）では、スピン冷却と比較して、上下温度差を８０℃程度低くできた。   In the gas turbine 1 according to this embodiment, the temperature difference (up and down temperature difference) between the upper portion U and the lower portion L of the passenger compartment 5 in the cross section of the passenger compartment 5 on the compressor 3 side (the cross section indicated by the arrow A in FIG. 3). Was about 15 ° C. lower than spin cooling. Further, in the cross section in the vicinity of the flange of the casing 5 (the cross section indicated by the arrow B in FIG. 3), the vertical temperature difference can be reduced by about 40 ° C. as compared with the spin cooling. Further, in the cross section on the turbine side of the casing 5 (the cross section indicated by the arrow C in FIG. 3), the vertical temperature difference can be reduced by about 80 ° C. as compared with the spin cooling.

以上、この実施形態では、ガスタービンの車室に、圧縮機側に向かって傾斜して形成される第１空気供給手段と、ガスタービンのローター軸とほぼ直交するように形成される第２空気供給手段とを備える。これによって、車室ケーシングの全体にわたって、温度の偏りを抑制できるので、少ないエネルギーでキャットバックを効果的に抑制できる。なお、この実施形態においては、車室の上部側から車室内へ空気を放出するが、車室の下部側、すなわち燃焼器の下部側から車室内へ空気を放出してもよい。   As described above, in this embodiment, the first air supply unit formed in the casing of the gas turbine so as to be inclined toward the compressor side, and the second air formed so as to be substantially orthogonal to the rotor shaft of the gas turbine. Supply means. Thereby, since temperature deviation can be suppressed over the entire casing, catback can be effectively suppressed with less energy. In this embodiment, air is released from the upper side of the passenger compartment to the passenger compartment, but air may be released from the lower portion of the passenger compartment, that is, from the lower side of the combustor to the passenger compartment.

（実施形態２）
実施形態２は、車室内壁面に沿って空気を流す空気層形成手段を備える点に特徴がある。次の説明においては、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付する。図５は、実施形態２に係るガスタービンの車室部分を示す一部断面図である。図６は、図５の矢印Ｄ方向から車室内を見た説明図である。 (Embodiment 2)
The second embodiment is characterized in that it includes an air layer forming means for flowing air along the vehicle interior wall surface. In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a casing portion of the gas turbine according to the second embodiment. FIG. 6 is an explanatory view of the passenger compartment as viewed from the direction of arrow D in FIG.

図５、図６に示すように、このガスタービン１ａは、車室５内へ空気を放出する第１空気供給手段（以下第１空気供給通路）１１と、第２空気供給手段（以下第２空気供給通路）１２とを、車室５の上部Ｕ側に備える。図５に示すように、第１空気供給通路１１は、通路の形成される方向（通路軸方向）が、ガスタービン１のローター軸９に対して傾斜している。そして、第１空気供給通路１１は、車室ケーシング５Ｃの外側から内側に向かって、圧縮機３側に向かって形成される。   As shown in FIGS. 5 and 6, the gas turbine 1 a includes a first air supply unit (hereinafter referred to as a first air supply passage) 11 that discharges air into the passenger compartment 5 and a second air supply unit (hereinafter referred to as a second air supply unit). Air supply passage) 12 is provided on the upper U side of the passenger compartment 5. As shown in FIG. 5, in the first air supply passage 11, the direction in which the passage is formed (passage axis direction) is inclined with respect to the rotor shaft 9 of the gas turbine 1. The first air supply passage 11 is formed toward the compressor 3 side from the outside to the inside of the casing 5C.

一方、第２空気供給通路１２は、通路の形成される方向（通路軸方向）が、ガスタービン１のローター軸９とほぼ直交するように形成される。なお、図４に示すように、第１及び第２空気供給通路１１、１２は、通路の形成される方向（通路軸方向）が、前記ローター軸９の回転中心軸Ｚに向かうように形成される。   On the other hand, the second air supply passage 12 is formed so that the direction in which the passage is formed (passage axis direction) is substantially orthogonal to the rotor shaft 9 of the gas turbine 1. As shown in FIG. 4, the first and second air supply passages 11 and 12 are formed so that the direction in which the passages are formed (passage axis direction) is directed to the rotation center axis Z of the rotor shaft 9. The

図５、図６に示すように、第１空気供給通路１１が車室５内へ開口する部分には、空気層形成手段である第１ノズルブロック１３が設けられている。また、第２空気供給通路１２が車室５内へ開口する部分には、空気層形成手段である第２ノズルブロック１４が設けられている。ここで、第１空気供給通路１１が車室５内へ開口する部分は、第２空気供給通路１２が車室５内へ開口する部分よりも圧縮機３側である。これによって、第１ノズルブロック１３と第２ノズルブロック１４とを、ガスタービンのローター軸９と平行な方向に対して、ずらして配置することができる。   As shown in FIGS. 5 and 6, a first nozzle block 13, which is an air layer forming means, is provided at a portion where the first air supply passage 11 opens into the vehicle compartment 5. Further, a second nozzle block 14 that is an air layer forming means is provided at a portion where the second air supply passage 12 opens into the passenger compartment 5. Here, the portion where the first air supply passage 11 opens into the passenger compartment 5 is closer to the compressor 3 than the portion where the second air supply passage 12 opens into the passenger compartment 5. As a result, the first nozzle block 13 and the second nozzle block 14 can be shifted from each other in a direction parallel to the rotor shaft 9 of the gas turbine.

その結果、車室５の上部Ｕ側における内壁面（上部側車室内壁面）５ｗｔに沿って第１、第２ノズルブロック１３、１４から放出される空気Ａ（図５中の矢印Ｉ）は、上部側車室内壁面５ｗｔの広い範囲を流れる。その結果、車室ケーシング５Ｃの温度分布をより小さくして、キャットバック現象をより効果的に抑制できる。   As a result, the air A (arrow I in FIG. 5) released from the first and second nozzle blocks 13 and 14 along the inner wall surface (upper side vehicle interior wall surface) 5 wt on the upper U side of the vehicle interior 5 is It flows over a wide range of the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt. As a result, the temperature distribution of the casing 5C can be made smaller, and the catback phenomenon can be more effectively suppressed.

図７−１、図７−２は、実施形態２に係るガスタービンが備える空気層形成手段を示す説明図である。図８は、実施形態２に係るガスタービンの車室内から空気層形成手段を見た状態を示す説明図である。図８は、紙面上側が圧縮機３側である。図７−１、図８に示すように、第１ノズルブロック１３は、略コップ形状の構造体である。第１ノズルブロック１３の外周部には、圧縮機３側に圧縮機側空気放出口１３ｈｃが開口し、また、タービン７側にタービン側空気放出口１３ｈｔが開口する。   FIGS. 7-1 and FIGS. 7-2 are explanatory drawings which show the air layer formation means with which the gas turbine which concerns on Embodiment 2 is provided. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which the air layer forming means is viewed from the passenger compartment of the gas turbine according to the second embodiment. In FIG. 8, the upper side of the drawing is the compressor 3 side. As shown in FIGS. 7A and 8, the first nozzle block 13 is a substantially cup-shaped structure. In the outer periphery of the first nozzle block 13, a compressor side air discharge port 13 hc is opened on the compressor 3 side, and a turbine side air discharge port 13 ht is opened on the turbine 7 side.

第１ノズルブロック１３は、第１空気供給通路１１を流れる空気の流れ方向を変更して、上部側車室内壁面５ｗｔに沿って、圧縮機３側とタービン７側とに放出する。すなわち、空気Ａは、タービン７の回転中心軸と平行な方向に放出される。車室ケーシング５Ｃの上部が、その下部に対してタービン７の回転中心軸と平行な方向に相対的に長くなることによってキャットバック現象が発生する。空気Ａをタービン７の回転中心軸と平行な方向に放出することで、車室ケーシング５Ｃの下部に対して相対的に長くなる部分を効率よく冷却できるので、少ないエネルギーでキャットバック現象を効果的に抑制できる。   The first nozzle block 13 changes the flow direction of the air flowing through the first air supply passage 11 and discharges it to the compressor 3 side and the turbine 7 side along the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt. That is, the air A is released in a direction parallel to the rotation center axis of the turbine 7. A catback phenomenon occurs when the upper portion of the casing 5C becomes relatively long in the direction parallel to the rotation center axis of the turbine 7 with respect to the lower portion thereof. By releasing the air A in a direction parallel to the rotation center axis of the turbine 7, a portion that is relatively long with respect to the lower portion of the casing 5C can be efficiently cooled, so that the catback phenomenon is effectively performed with less energy. Can be suppressed.

図７−２、図８に示すように、第２ノズルブロック１４は、略コップ形状の構造体である。第２ノズルブロック１４には、壁面側空気放出口１４ｈが開口している。そして、第２空気供給通路１２を流れる空気Ａの流れ方向を変更して、上部側車室内壁面５ｗｔに沿って放出する。   As shown in FIGS. 7-2 and 8, the second nozzle block 14 is a substantially cup-shaped structure. The second nozzle block 14 has a wall surface side air outlet 14h. And the flow direction of the air A which flows through the 2nd air supply channel | path 12 is changed, and it discharge | releases along the upper side vehicle interior wall surface 5wt.

また、図７−１、図７−２に示すように、第１及び第２ノズルブロック１３、１４には、車室５のローター軸９側に、空気放出口１３ｏ、１４ｏが設けられている。実施形態２において、空気放出口１３ｏ、１４ｏは、プラグ１３ｐ、１４ｐで閉じられている。プラグ１３ｐ、１４ｐを取り外すと、第１及び第２ノズルブロック１３、１４は、第１及び第２空気供給通路１１、１２から供給される空気Ａの流れ方向を変更しないで、車室５のローター軸９側へ向かって放出することもできる。   Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, the first and second nozzle blocks 13 and 14 are provided with air discharge ports 13o and 14o on the rotor shaft 9 side of the vehicle compartment 5, respectively. . In the second embodiment, the air discharge ports 13o and 14o are closed by plugs 13p and 14p. When the plugs 13p, 14p are removed, the first and second nozzle blocks 13, 14 do not change the flow direction of the air A supplied from the first and second air supply passages 11, 12, and the rotor of the vehicle compartment 5 It can also discharge toward the shaft 9 side.

このような構成により、実施形態２に係るガスタービン１ａでは、第１及び第２ノズルブロック１３、１４によって、第１及び第２空気供給通路１１、１２から供給される空気Ａを、上部側車室内壁面５ｗｔに沿って流すことができる（図５の矢印Ｉ、図７−１、図７−２）。これによって、上部側車室内壁面５ｗｔにおける熱伝達率を大きくすることができるので、実施形態１に係るガスタービン１（図３等参照）よりも効率的に上部側車室内壁面５ｗｔを冷却できる。これによって、より少ないエネルギーでキャットバックを抑制できる。   With such a configuration, in the gas turbine 1a according to the second embodiment, the air A supplied from the first and second air supply passages 11 and 12 by the first and second nozzle blocks 13 and 14 is supplied to the upper side vehicle. It can flow along the indoor wall surface 5 wt (arrow I in FIG. 5, FIGS. 7-1 and 7-2). Thereby, since the heat transfer coefficient in the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt can be increased, the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt can be cooled more efficiently than the gas turbine 1 according to the first embodiment (see FIG. 3 and the like). Thereby, catback can be suppressed with less energy.

すなわち、実施形態１に係るガスタービン１と同じ空気量を流す場合には、より早い時間で車室ケーシング５Ｃの上部Ｕ側と下部Ｌ側との温度差を低減できる。また、実施形態１に係るガスタービン１と同程度の冷却効果を得るためには、第１及び第２空気供給通路１１、１２から供給する空気量を、実施形態１に係るガスタービン１よりも低減することができる。その結果、より少ないエネルギーでキャットバックを抑制できる。   That is, when the same amount of air as that in the gas turbine 1 according to the first embodiment is flowed, the temperature difference between the upper U side and the lower L side of the casing 5C can be reduced in an earlier time. In order to obtain the same cooling effect as that of the gas turbine 1 according to the first embodiment, the amount of air supplied from the first and second air supply passages 11 and 12 is set to be larger than that of the gas turbine 1 according to the first embodiment. Can be reduced. As a result, catback can be suppressed with less energy.

また、少なくともプラグ１３ｐを除去して、少なくとも第１ノズルブロック１３の空気放出口１３ｏを開放し、第１ノズルブロック１３から車室５のローター軸９側かつ圧縮機３側へ向かっても空気を放出してもよい。そして、圧縮機側空気放出口１３ｈｃや壁面側空気放出孔１４ｈ等と、空気放出口１３ｏ、１４ｏとの空気放出割合を適切に設定することにより、上部側車室内壁面５ｗｔの冷却効果と、圧縮機側車室内壁５ｗｃ近傍における空気の攪拌効果との両方を得ることができる。さらに、第１ノズルブロック１３を用いず、第１空気供給通路１１からは車室５内の圧縮機３側に向かって空気Ａを放出して圧縮機側車室内壁５ｗｃ近傍の空気を攪拌するとともに、第２ノズルブロック１４によって上部側車室内壁面５ｗｔを冷却してもよい。このようにしても、効果的に車室５の温度分布を低減できる。   Further, at least the plug 13p is removed, at least the air discharge port 13o of the first nozzle block 13 is opened, and air is also discharged from the first nozzle block 13 toward the rotor shaft 9 side and the compressor 3 side of the vehicle compartment 5. May be released. Then, by appropriately setting the air discharge ratio between the compressor side air discharge port 13hc and the wall surface side air discharge hole 14h and the air discharge ports 13o, 14o, the cooling effect of the upper side vehicle interior wall surface 5wt, the compression Both the air stirring effect in the vicinity of the machine-side vehicle interior wall 5wc can be obtained. Further, without using the first nozzle block 13, the air A is discharged from the first air supply passage 11 toward the compressor 3 in the vehicle compartment 5 to stir the air in the vicinity of the compressor-side vehicle interior wall 5 wc. In addition, the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt may be cooled by the second nozzle block 14. Even if it does in this way, the temperature distribution of the compartment 5 can be reduced effectively.

この実施形態に係るガスタービン１ａでは、車室５の圧縮機３側の断面（図５の矢印Ａで示す断面）において、車室５の上部Ｕと下部Ｌとの温度差（上下温度差）は、スピン冷却と比較して１０℃程度低くできた。また、車室５のフランジ近傍における断面（図５の矢印Ｂで示す断面）では、スピン冷却と比較して、上下温度差を８０℃程度低くできた。また、車室５のタービン側における断面（図５の矢印Ｃで示す断面）では、スピン冷却と比較して、上下温度差を１００℃程度低くできた。   In the gas turbine 1a according to this embodiment, the temperature difference (up and down temperature difference) between the upper portion U and the lower portion L of the casing 5 in the section of the casing 5 on the compressor 3 side (the section indicated by the arrow A in FIG. 5). Was about 10 ° C. lower than spin cooling. Further, in the cross section in the vicinity of the flange of the passenger compartment 5 (the cross section indicated by the arrow B in FIG. 5), the vertical temperature difference can be reduced by about 80 ° C. as compared with the spin cooling. Further, in the cross section on the turbine side of the casing 5 (the cross section indicated by the arrow C in FIG. 5), the vertical temperature difference can be reduced by about 100 ° C. as compared with the spin cooling.

以上、実施形態２では、車室ケーシングの上部側車室内壁面５ｗｔに沿って空気を流すことができる。これによって、上部側車室内壁面５ｗｔにおける熱伝達率を大きくすることができ、効率的に車室ケーシングの上部側を冷却することができる。その結果、より効果的にキャットバックを抑制できるので、車室へ空気を供給するために要するエネルギーもより低減できる。なお、この実施形態においては、車室の上部側から車室内へ空気を放出するが、車室の下部側、すなわち燃焼器の下部側から車室内へ空気を放出してもよい。   As described above, in the second embodiment, air can flow along the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt of the vehicle casing. As a result, the heat transfer coefficient in the upper-side vehicle interior wall surface 5 wt can be increased, and the upper side of the vehicle compartment casing can be efficiently cooled. As a result, catback can be more effectively suppressed, and energy required for supplying air to the passenger compartment can be further reduced. In this embodiment, air is released from the upper side of the passenger compartment to the passenger compartment, but air may be released from the lower portion of the passenger compartment, that is, from the lower side of the combustor to the passenger compartment.

（実施形態３）
実施形態３では、実施形態１及び実施形態２に係るガスタービンの運転停止後における空気供給制御を説明する。図９は、空気供給系の一例を示す概念図である。この空気供給系においては、ブロアやファン、圧縮機等の送風手段から吐出される空気の吐出量を調整することによって、ガスタービン１や１ａの車室５内に送り込む空気の量を調整する。 (Embodiment 3)
In the third embodiment, air supply control after the operation stop of the gas turbine according to the first and second embodiments will be described. FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of an air supply system. In this air supply system, the amount of air fed into the casing 5 of the gas turbine 1 or 1a is adjusted by adjusting the amount of air discharged from the blowing means such as a blower, a fan, and a compressor.

図９に示す空気供給系は、モータ２４により駆動されるブロア２５により、第１及び第２空気供給通路１１、１２へ空気Ａを供給する。そして、ガスタービン１あるいはガスタービン１ａの車室５内へ空気Ａを送り込む。ブロア２５にはエアクリーナ２６が取り付けられており、エアクリーナ２６によって塵や埃が取り除かれた空気Ａは、ブロア２５から送り出される。   The air supply system shown in FIG. 9 supplies air A to the first and second air supply passages 11 and 12 by a blower 25 driven by a motor 24. Then, the air A is sent into the casing 5 of the gas turbine 1 or the gas turbine 1a. An air cleaner 26 is attached to the blower 25, and the air A from which dust and dirt have been removed by the air cleaner 26 is sent out from the blower 25.

ブロア２５にはエアクリーナ２６が取り付けられており、エアクリーナ２６によって塵や埃が取り除かれた空気Ａは、ブロア２５から送り出される。ブロア２５から送り出された空気Ａは、調整弁２７、遮断弁２８を通って第１及び第２空気供給通路１１、１２へ送られる。そして、第１及び第２空気供給通路１１、１２から車室５内へ放出される。ブロア２５から送り出される空気の流量は、この実施形態に係る空気供給制御装置２０が、インバータ２３を介してブロア２５を駆動するモータ２４を制御することによって調整される。   An air cleaner 26 is attached to the blower 25, and the air A from which dust and dirt have been removed by the air cleaner 26 is sent out from the blower 25. The air A sent out from the blower 25 is sent to the first and second air supply passages 11 and 12 through the regulating valve 27 and the shutoff valve 28. Then, the air is discharged from the first and second air supply passages 11 and 12 into the vehicle compartment 5. The flow rate of the air sent out from the blower 25 is adjusted by the air supply control device 20 according to this embodiment controlling the motor 24 that drives the blower 25 via the inverter 23.

ここで、空気供給制御装置２０は、処理部２１と記憶部２２とによって構成される。処理部２１は、メモリ及びＣＰＵにより構成されている。処理部２１は、この実施形態に係る空気供給方法のコンピュータプログラム及び取得したデータ等に基づき、処理部２１が前記コンピュータプログラムを処理部２１に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部２１は、適宜記憶部２２へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を進める。なお、この処理部２１は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて構成してもよい。   Here, the air supply control device 20 includes a processing unit 21 and a storage unit 22. The processing unit 21 includes a memory and a CPU. Based on the computer program of the air supply method according to this embodiment, acquired data, and the like, the processing unit 21 reads the computer program into a memory incorporated in the processing unit 21 and performs calculation. At that time, the processing unit 21 appropriately stores a numerical value in the middle of the calculation in the storage unit 22 and advances the calculation by taking out the stored numerical value. The processing unit 21 may be configured using dedicated hardware instead of the computer program.

記憶部２２には、この実施形態に係る空気供給方法のコンピュータプログラム等が格納されている。ここで、記憶部２２は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。   The storage unit 22 stores a computer program of the air supply method according to this embodiment. Here, the storage unit 22 is a hard disk device, a magneto-optical disk device, a non-volatile memory such as a flash memory (a storage medium that can be read only such as a CD-ROM), or a RAM (Random Access Memory). Such a volatile memory or a combination thereof can be used.

また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施形態に係る空気供給方法を実現できるものであってもよい。また、処理部２１の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、この実施形態に係る空気供給方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。   Moreover, the said computer program may be what can implement | achieve the air supply method which concerns on this embodiment by the combination with the computer program already recorded on the computer system. In addition, the computer program for realizing the function of the processing unit 21 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed. Such an air supply method may be executed. The “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices.

第１及び第２空気供給通路１１、１２へ供給される空気Ａの流量は、調整弁２７で制御される。遮断弁２８は、通常開放されており、第１及び第２空気供給通路１１、１２へ供給する空気Ａを停止するときに閉じる。また、ドレン弁２９により、車室５内の不要な空気Ａを大気中へ放出する。調整弁２７、遮断弁２８及びドレン弁２９は、この実施形態に係る空気供給制御装置２０によって制御される。   The flow rate of the air A supplied to the first and second air supply passages 11 and 12 is controlled by the adjustment valve 27. The shut-off valve 28 is normally opened and is closed when the air A supplied to the first and second air supply passages 11 and 12 is stopped. Further, unnecessary air A in the passenger compartment 5 is released into the atmosphere by the drain valve 29. The regulating valve 27, the shutoff valve 28, and the drain valve 29 are controlled by the air supply control device 20 according to this embodiment.

空気供給制御装置２０は、処理部２１と、記憶部２２とを含んで構成される。処理部２１には、車室ケーシング５Ｃの上部Ｕに取り付けられる上部温度計４０、車室ケーシング５Ｃの下部Ｌに取り付けられる下部温度計４１、及びガスタービン１の機関回転数ＮＥを取得する回転数計４２が接続されている。また、記憶部２２には、この実施形態に係る空気供給制御を実行するためのコンピュータプログラムが格納されている。処理部２１は、記憶部２２に格納されている前記コンピュータプログラム及び前記上部温度計４０等から取得した情報に基づいて、調整弁２７等の動作やインバータ２３の出力値を制御する。   The air supply control device 20 includes a processing unit 21 and a storage unit 22. The processing unit 21 includes an upper thermometer 40 attached to the upper portion U of the casing 5C, a lower thermometer 41 attached to the lower portion L of the casing 5C, and a rotational speed for obtaining the engine rotational speed NE of the gas turbine 1. A total of 42 is connected. The storage unit 22 stores a computer program for executing the air supply control according to this embodiment. The processing unit 21 controls the operation of the regulating valve 27 and the output value of the inverter 23 based on the computer program stored in the storage unit 22 and information acquired from the upper thermometer 40 and the like.

次に、空気供給系の他の例を説明する。図１０は、空気供給系の他の例を示す概念図である。この空気供給系においては、ガスタービン１や１ａの車室５内に送り込まれる空気の量は、ブロアやファン、圧縮機等の送風手段と、車室５との間に設けた空気量調整手段によって、ガスタービン１や１ａの車室５内に送り込む空気の量を調整する。図１０に示す空気供給系は、モータ２４により駆動されるブロア２５により、第１及び第２空気供給通路１１、１２へ空気Ａを供給する。そして、ガスタービン１あるいはガスタービン１ａの車室５内へ空気Ａを送り込む。   Next, another example of the air supply system will be described. FIG. 10 is a conceptual diagram showing another example of the air supply system. In this air supply system, the amount of air sent into the casing 5 of the gas turbine 1 or 1a is the air amount adjusting means provided between the blowing means such as a blower, a fan, and a compressor, and the casing 5. Thus, the amount of air fed into the casing 5 of the gas turbine 1 or 1a is adjusted. The air supply system shown in FIG. 10 supplies air A to the first and second air supply passages 11 and 12 by a blower 25 driven by a motor 24. Then, the air A is sent into the casing 5 of the gas turbine 1 or the gas turbine 1a.

ブロア２５から送り出された空気Ａは、流量調整弁３１、遮断弁３３を通って第１及び第２空気供給通路１１、１２へ送られる。そして、第１及び第２空気供給通路１１、１２から車室５内へ放出される。ブロア２５から送り出され、車室５へ供給される空気の量は、この実施形態に係る空気供給制御装置２０が、空気量調整手段である流量調整弁３１の開度を制御することによって調整される。   The air A sent out from the blower 25 is sent to the first and second air supply passages 11 and 12 through the flow rate adjusting valve 31 and the shutoff valve 33. Then, the air is discharged from the first and second air supply passages 11 and 12 into the vehicle compartment 5. The amount of air sent out from the blower 25 and supplied to the passenger compartment 5 is adjusted by the air supply control device 20 according to this embodiment by controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve 31 that is an air amount adjusting means. The

流量調整弁３１は、第１及び第２空気供給通路１１、１２へ供給する空気Ａの圧力を調整する。遮断弁３３は通常開放されており、第１及び第２空気供給通路１１、１２へ供給する空気Ａを停止するときに閉じられる。また、ドレン弁３２により、車室５内の不要な空気Ａを大気中へ放出する。上記空気供給制御装置２０が備える処理部２１は、記憶部２２に格納されているコンピュータプログラム及び上部温度計４０等から取得した情報に基づいて、流量調整弁３１等の動作を制御する。なお、空気供給制御装置２０の構成は上記の通りなので、説明を省略する。次に、実施形態３に係る空気供給制御方法について説明する。   The flow rate adjustment valve 31 adjusts the pressure of the air A supplied to the first and second air supply passages 11 and 12. The shut-off valve 33 is normally opened and is closed when the air A supplied to the first and second air supply passages 11 and 12 is stopped. Further, unnecessary air A in the passenger compartment 5 is released into the atmosphere by the drain valve 32. The processing unit 21 included in the air supply control device 20 controls the operation of the flow rate adjustment valve 31 and the like based on the computer program stored in the storage unit 22 and information acquired from the upper thermometer 40 and the like. In addition, since the structure of the air supply control apparatus 20 is as above-mentioned, description is abbreviate | omitted. Next, an air supply control method according to the third embodiment will be described.

図１１は、実施形態３に係る空気供給制御方法の手順を示すフローチャートである。この空気供給制御方法は、実施形態１に係るガスタービン１、実施形態２に係るガスタービン１ａ、実施形態３の図９、図１０で説明した空気供給系いずれに対しても適用できる。この空気供給制御方法は、ガスタービン１、１ａの運転が停止する際に実行される。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of an air supply control method according to the third embodiment. This air supply control method can be applied to any of the gas turbine 1 according to the first embodiment, the gas turbine 1a according to the second embodiment, and the air supply system described in FIGS. 9 and 10 of the third embodiment. This air supply control method is executed when the operation of the gas turbines 1 and 1a is stopped.

ガスタービン１、１ａの運転を停止するとき、すなわち、ガスタービン１、１ａへの燃料供給が停止され、ガスタービン１、１ａが出力を発生しなくなると、空気供給制御装置２０は、実施形態３の空気供給制御を開始する。空気供給制御装置２０の処理部２１は、回転数計４２からガスタービン１、１ａの機関回転数ＮＥを取得する（ステップＳ１０１）。このとき、ガスタービン１、１ａは、出力を発生しないが運転中の慣性でローター軸９が回転を続ける。   When the operation of the gas turbines 1 and 1a is stopped, that is, when the fuel supply to the gas turbines 1 and 1a is stopped and the gas turbines 1 and 1a no longer generate an output, the air supply control device 20 is the third embodiment. Start air supply control. The processing unit 21 of the air supply control device 20 acquires the engine rotational speed NE of the gas turbines 1 and 1a from the rotational speed meter 42 (step S101). At this time, the gas turbines 1 and 1a do not generate output, but the rotor shaft 9 continues to rotate due to inertia during operation.

処理部２１は、取得した機関回転数ＮＥと予め定めた空気供給開始回転数ＮＥｃとを比較して、ＮＥ≦ＮＥｃであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ＮＥｃは、例えば１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍ程度に設定する。ＮＥ＞Ｎｅｃである場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＮＥ≦ＮＥｃとなるまで待機する。ＮＥ≦ＮＥｃである場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、処理部２１は、ガスタービン１、１ａの車室５内へ、空気の供給を開始する（ステップＳ１０３）。   The processing unit 21 compares the acquired engine rotational speed NE with a predetermined air supply start rotational speed NEc, and determines whether NE ≦ NEc (step S102). NEc is set to about 100 rpm to 200 rpm, for example. If NE> Nec (step S102: No), the process waits until NE ≦ NEc. If NE ≦ NEc (step S102: Yes), the processing unit 21 starts supplying air into the casing 5 of the gas turbine 1, 1a (step S103).

図９に示す空気供給系を用いる場合、ＮＥ≦ＮＥｃとなったら、処理部２１は、例えば、ブロア２５を駆動するとともに、調整弁２７、遮断弁２８を開き、ドレン弁２９を閉じる。図１０に示す空気供給系を用いる場合も、ＮＥ≦ＮＥｃとなったら、処理部２１は、例えば、ブロア３０を駆動するとともに、流量調整弁３１、遮断弁３３を開き、ドレン弁３２を閉じる。なお、いずれの空気供給系であっても、第１空気供給通路１１又は第２空気供給通路１２のうち、少なくとも一方から車室５内へ空気を供給すればよい。   In the case of using the air supply system shown in FIG. 9, when NE ≦ NEc, for example, the processing unit 21 drives the blower 25, opens the adjustment valve 27 and the shutoff valve 28, and closes the drain valve 29. Also in the case where the air supply system shown in FIG. 10 is used, when NE ≦ NEc, the processing unit 21 drives the blower 30, for example, opens the flow rate adjustment valve 31 and the shutoff valve 33, and closes the drain valve 32. In any air supply system, air may be supplied into the vehicle compartment 5 from at least one of the first air supply passage 11 and the second air supply passage 12.

ガスタービンでは、ローター軸の回転数が低くなると、ケーシングの上下温度差が急激に大きくなるが、上述したように、ガスタービン１、１ａのローター軸９が完全に停止する前に、車室５へ空気を供給すれば、早い時期からケーシングの上下温度差を小さく抑えることができる。これによって、キャットバック現象の発生をより効果的に抑制できるので、車室へ空気を供給するために要するエネルギーもより低減できる。   In the gas turbine, when the rotational speed of the rotor shaft decreases, the temperature difference between the upper and lower casings increases rapidly. However, as described above, before the rotor shaft 9 of the gas turbine 1, 1 a completely stops, the casing 5 If air is supplied to the casing, the difference in the upper and lower temperatures of the casing can be suppressed from an early stage. Thereby, since the occurrence of the catback phenomenon can be more effectively suppressed, the energy required to supply air to the passenger compartment can be further reduced.

次に、処理部２１は、上部及び下部温度計４０、４１からガスタービン１、１ａのケーシングの上部Ｕにおける温度（上部温度）ＴU及び下部Ｌにおける温度ＴL（下部温度）を取得する（ステップＳ１０４）。次に処理部２１は、上部温度ＴUと下部温度ＴLとの差（上下温度差）ΔＴ（＝ＴU−ＴL）を算出し、予め定めた所定の基準温度差ΔＴｃと比較する。所定の基準温度差ΔＴｃは、例えば、１０℃〜２０℃程度とすることができる。 Then, the processing unit 21 acquires the temperature T L (lower temperature) in the upper and the temperature in the upper U of the casing of the gas turbine 1,1a from the lower thermometer 40 and 41 (top temperature) T U and lower L ( Step S104). Then processor 21 calculates the difference between the upper temperature T U and the lower the temperature T L (vertical temperature difference) ΔT (= T U -T L ), is compared with a predetermined reference temperature difference ΔTc a predetermined. The predetermined reference temperature difference ΔTc can be, for example, about 10 ° C. to 20 ° C.

ΔＴ≧ΔＴｃである場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、処理部２１は、車室５内へ供給する空気の量を増加する（ステップＳ１０６）。そして、処理部２１は、ΔＴ＜ΔＴｃとなるまで、車室５内へ供給する空気の量を変化（増加）させる。なお、第１空気供給通路１１又は第２空気供給通路１２のうち少なくとも一方から車室５内へ供給される空気の量を変化（増加）すればよい。   If ΔT ≧ ΔTc (step S105: Yes), the processing unit 21 increases the amount of air supplied into the passenger compartment 5 (step S106). Then, the processing unit 21 changes (increases) the amount of air supplied into the passenger compartment 5 until ΔT <ΔTc. Note that the amount of air supplied from at least one of the first air supply passage 11 or the second air supply passage 12 into the vehicle compartment 5 may be changed (increased).

このように、上下温度差ΔＴを予め定めた所定範囲（すなわち予め定めた所定の基準温度差ΔＴｃ）内に抑えるようにフィードバック制御するので、キャットバック現象を効果的に抑制できる。また、運転環境の変化やガスタービン停止時における初期温度、あるいは車室内の空気温度低下等によって必要な空気供給量が変化するが、この制御方法によれば、キャットバック現象の抑制に必要な空気供給量に対応できる。   As described above, the feedback control is performed so as to suppress the vertical temperature difference ΔT within a predetermined range (that is, a predetermined reference temperature difference ΔTc determined in advance), so that the catback phenomenon can be effectively suppressed. In addition, the required air supply varies depending on changes in the operating environment, the initial temperature when the gas turbine is stopped, or the air temperature in the passenger compartment. However, according to this control method, the air required to suppress the catback phenomenon It can correspond to the supply amount.

その結果、より確実かつ迅速にキャットバック現象を抑制して、車室へ空気を供給するために要するエネルギー消費も低減できる。また、キャットバック現象を抑制するために必要十分な量の空気を供給することにより、過剰な空気を供給することが回避できるので、空気供給に要するエネルギーも低減できる。   As a result, it is possible to suppress the catback phenomenon more reliably and quickly and reduce the energy consumption required to supply air to the passenger compartment. Further, by supplying a necessary and sufficient amount of air to suppress the catback phenomenon, it is possible to avoid supplying excess air, so that energy required for air supply can also be reduced.

なお、車室５内へ供給する空気の量を増加させる際には、第１空気供給通路１１と第２空気供給通路１２との空気供給量に差を設けてもよい。また、実施形態２に係るガスタービン１ａのように、車室内壁面近傍に空気の層を形成する場合には、空気の層を形成する方向によって、空気供給量を異ならせてもよい。このときには、圧縮機３側（図３、図５のＡ）と車室中央部（図３、図５のＢ）、タービン７側（図３、図５のＣ）とでケーシングの上下温度を取得し、その測定結果に基づいて空気供給量に差を設けてもよい。このようにすれば、より効率的に空気を利用して、より迅速に上下温度差ΔＴを所定の基準温度差ΔＴｃ内に収めることができる。   When the amount of air supplied into the passenger compartment 5 is increased, a difference may be provided in the air supply amount between the first air supply passage 11 and the second air supply passage 12. Further, when an air layer is formed in the vicinity of the vehicle interior wall surface as in the gas turbine 1a according to the second embodiment, the air supply amount may be varied depending on the direction in which the air layer is formed. At this time, the upper and lower temperatures of the casing are controlled by the compressor 3 side (A in FIGS. 3 and 5), the center of the passenger compartment (B in FIGS. 3 and 5), and the turbine 7 side (C in FIGS. 3 and 5). A difference may be provided in the air supply amount based on the measurement results obtained. In this way, the temperature difference ΔT can be quickly accommodated within the predetermined reference temperature difference ΔTc using air more efficiently.

ΔＴ＜ΔＴｃである場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、車室５に供給する空気の量をそれまでよりも少なくしても、上下温度差ΔＴが所定の基準温度差ΔＴｃに収まる可能性がある。このため、処理部２１は、インバータ２３（図９）又は流量調整弁３１（図１０）を調整して、車室５に供給する空気の量を減少させる（ステップＳ１０７）。これによって、空気供給に要するエネルギーを低減できる。なお、ステップＳ１０７は設けなくてもよい。   When ΔT <ΔTc (step S105: No), the vertical temperature difference ΔT may fall within the predetermined reference temperature difference ΔTc even if the amount of air supplied to the passenger compartment 5 is smaller than before. For this reason, the process part 21 adjusts the inverter 23 (FIG. 9) or the flow regulating valve 31 (FIG. 10), and reduces the quantity of the air supplied to the vehicle interior 5 (step S107). Thereby, the energy required for air supply can be reduced. Note that step S107 need not be provided.

次に、処理部２１は、取得した上部温度ＴUと下部温度ＴLとが、いずれも停止時における温度Ｔｍ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。前記Ｔｍは、例えば、室温＋α℃のように設定できる。上部温度ＴU又は下部温度ＴLの少なくとも一方がＴｍよりも高い場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、上部温度ＴU及び下部温度ＴLの両方がＴｍ以下になるまで、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５を繰り返す。 Then, the processing unit 21 determines the acquired upper temperature T U and the lower the temperature T L are both to or less than a temperature Tm at the time of stop (step S108). The Tm can be set to room temperature + α ° C., for example. If at least one of the upper temperature T U or the lower the temperature T L is higher than the Tm (step S108: No), until both of the upper temperature T U and the lower the temperature T L is equal to or less than Tm, step S104, step S105 repeat.

上部温度ＴUと下部温度ＴLとの両方がＴｍ以下になったら（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、処理部２１は、上部側における車室内の空気温度ＴWU及び下部側における車室内の空気温度ＴWLを取得する（ステップＳ１０９）。そして、処理部２１は、ＴWU及びＴWLが、予め定めた規定の車室内空気温度Ｔｍａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ＴWU又はＴWLの少なくとも一方がＴｍａよりも高い場合には（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ＴWU及びＴWLの両方がＴｍ以下になるまで、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５等を繰り返す。ＴWU及びＴWLの両方がＴｍ以下になったら（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、この制御は終了する。 When both the upper temperature T U and the lower the temperature T L is equal to or less than the Tm (step S108: Yes), the processing unit 21, the air temperature in the passenger compartment at the air temperature T WU and lower side of the passenger compartment in the upper side T WL is acquired (step S109). Then, the processing unit 21 determines whether or not T WU and T WL are equal to or lower than a predetermined vehicle interior air temperature Tma (step S110). If at least one of T WU or T WL is higher than Tma (step S110: No), step S104, step S105, and the like are repeated until both T WU and T WL are equal to or lower than Tm. When both T WU and T WL are equal to or lower than Tm (step S110: Yes), this control ends.

以上、実施形態３では、ガスタービンのケーシングの上部と下部とにおける温度差を所定の範囲に抑えるようにフィードバック制御するようにしたので、キャットバック現象を効果的に抑制できる。また、運転環境変化やガスタービン停止時における初期温度、あるいは車室内の空気温度低下等によって必要な空気供給量が変化した場合でも、必要な空気供給量に対応できる。その結果、より確実にキャットバック現象を抑制でき、また、過剰な空気を供給することも回避できるので、空気供給に要するエネルギーも低減できる。さらに、過剰な空気を供給することにより、車室の上部が車室の下部に対して相対的に縮むことも抑制できる。   As described above, in the third embodiment, since the feedback control is performed so that the temperature difference between the upper part and the lower part of the casing of the gas turbine is kept within a predetermined range, the catback phenomenon can be effectively suppressed. Further, even when the necessary air supply amount changes due to a change in the operating environment, the initial temperature when the gas turbine is stopped, or a decrease in the air temperature in the passenger compartment, the necessary air supply amount can be accommodated. As a result, the catback phenomenon can be more reliably suppressed, and supply of excess air can be avoided, so that energy required for air supply can be reduced. Furthermore, by supplying excess air, it is possible to suppress the upper portion of the passenger compartment from being contracted relative to the lower portion of the passenger compartment.

以上のように、本発明に係るガスタービン及び空気供給制御方法、並びに空気供給制御用コンピュータプログラムは、ガスタービンを停止させるときに有用であり、特に、いわゆるキャットバック現象を抑制しつつ、エネルギー消費を低減することに適している。   As described above, the gas turbine, the air supply control method, and the air supply control computer program according to the present invention are useful when stopping the gas turbine, and in particular, energy consumption while suppressing the so-called catback phenomenon. It is suitable for reducing.

ガスタービンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a gas turbine. いわゆるキャットバック現象を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows what is called a catback phenomenon. 実施形態１に係るガスタービンの車室部分を示す一部断面図である。1 is a partial cross-sectional view illustrating a casing portion of a gas turbine according to a first embodiment. 図３の矢印Ｄ方向から車室内を見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the vehicle interior from the arrow D direction of FIG. 実施形態２に係るガスタービンの車室部分を示す一部断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a casing portion of a gas turbine according to a second embodiment. 図５の矢印Ｄ方向から車室内を見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the vehicle interior from the arrow D direction of FIG. 実施形態２に係るガスタービンが備える空気層形成手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the air layer formation means with which the gas turbine which concerns on Embodiment 2 is provided. 実施形態２に係るガスタービンが備える空気層形成手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the air layer formation means with which the gas turbine which concerns on Embodiment 2 is provided. 実施形態２に係るガスタービンの車室内から空気層形成手段を見た状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which looked at the air layer formation means from the vehicle interior of the gas turbine which concerns on Embodiment 2. FIG. 空気供給系の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of an air supply system. 空気供給系の他の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other example of an air supply system. 実施形態３に係る空気供給制御方法の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a procedure of an air supply control method according to a third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１、１ａ ガスタービン
３ 圧縮機
４ 燃焼器
５ 車室
５Ｃ 車室ケーシング
５ｗｔ 上部側車室内壁面
５ｗｃ 圧縮機側車室内壁
７ タービン
９ ローター軸
１１ 第１空気供給通路
１２ 第２空気供給通路
１３ 第１ノズルブロック
１３ｈｃ 圧縮機側空気放出口
１３ｈｔ タービン側空気放出口
１４ 第２ノズルブロック
１４ｈ 壁面側空気放出孔
２０ 空気供給制御装置
２１ 処理部
２２ 記憶部
２３ インバータ
２４ モータ
２５、３０ ブロア
３１ 流量調整弁
４０ 上部温度計
４１ 下部温度計
４２ 回転数計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Gas turbine 3 Compressor 4 Combustor 5 Cabin 5 C Casing casing 5 wt Upper side interior wall surface 5 wc Compressor side interior wall 7 Turbine 9 Rotor shaft 11 1st air supply path 12 2nd air supply path 13 1st 1 nozzle block 13hc Compressor side air outlet 13ht Turbine side air outlet 14 Second nozzle block 14h Wall side air outlet 20 Air supply control device 21 Processing unit 22 Storage unit 23 Inverter 24 Motor 25, 30 Blower 31 Flow control valve 40 Upper thermometer 41 Lower thermometer 42 Tachometer

Claims (7)

燃料と、圧縮機で圧縮された空気とを燃焼させて発生した燃焼ガスをタービンに噴射する燃焼器を格納する車室と、
前記車室の鉛直方向上部側における内壁面に設けられ、前記車室の鉛直方向上側の内壁面に沿って空気を放出する空気層形成手段と、
を備えることを特徴とするガスタービン。 A casing that houses a combustor that injects combustion gas generated by burning fuel and air compressed by a compressor into a turbine;
An air layer forming means provided on an inner wall surface on the upper side in the vertical direction of the passenger compartment, and for releasing air along an inner wall surface on the upper side in the vertical direction of the passenger compartment;
A gas turbine comprising: 前記空気層形成手段は、前記タービンの回転中心軸と平行な方向に向かって空気を放出することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。   The gas turbine according to claim 1, wherein the air layer forming unit discharges air in a direction parallel to a rotation center axis of the turbine. 前記ガスタービンの運転停止後、前記ガスタービンの機関回転数が予め定めた所定の回転数よりも小さくなった場合には、
前記空気層形成手段は、前記車室に空気を放出することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン。 After the operation of the gas turbine is stopped, when the engine speed of the gas turbine is smaller than a predetermined speed,
The gas turbine according to claim 1, wherein the air layer forming unit discharges air to the passenger compartment. 前記空気層形成手段から前記車室に放出される空気の量は、
前記車室の鉛直方向上部における前記車室の温度と、前記車室の鉛直方向下部における前記車室の温度とに基づいて変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスタービン。 The amount of air released from the air layer forming means to the passenger compartment is
4. The method according to claim 1, wherein the temperature changes based on a temperature of the vehicle compartment in a vertical upper portion of the vehicle compartment and a temperature of the vehicle compartment in a vertical lower portion of the vehicle compartment. The gas turbine described. ガスタービンの運転停止後に、燃焼器を格納する車室へ空気を供給するにあたり、
前記車室の鉛直方向上部の温度と、前記車室の鉛直方向下部の温度とを取得する手順と、
前記車室の鉛直方向上部の温度と、前記車室の鉛直方向下部の温度との差を求める手順と、
前記車室の鉛直方向上部の温度と、前記車室の鉛直方向下部の温度との差が、予め定めた所定範囲内となるように、前記車室へ放出する空気の量を調整する手順と、
調整された空気の量で、前記車室内へ空気を放出する手順と、
を含むことを特徴とする空気供給制御方法。 After supplying the air to the passenger compartment that houses the combustor after the gas turbine is shut down,
A procedure for obtaining a temperature in a vertical upper part of the passenger compartment and a temperature in a lower vertical part of the passenger compartment;
A procedure for obtaining a difference between a temperature in a vertical upper part of the passenger compartment and a temperature in a lower vertical part of the passenger compartment;
A procedure for adjusting the amount of air released to the passenger compartment so that the difference between the temperature of the upper passenger compartment in the vertical direction and the temperature of the lower passenger compartment in the vertical direction is within a predetermined range; ,
A procedure for releasing air into the vehicle interior with a regulated amount of air;
An air supply control method comprising: 前記ガスタービンの機関回転数が予め定めた所定の回転数よりも小さくなった後に、前記車室へ空気を放出することを特徴とする請求項５に記載の空気供給制御方法。   The air supply control method according to claim 5, wherein air is discharged to the passenger compartment after the engine speed of the gas turbine becomes smaller than a predetermined speed. 請求項５又は６に記載の空気供給制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする空気供給制御用コンピュータプログラム。   A computer program for air supply control, which causes a computer to execute the air supply control method according to claim 5 or 6.
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