JP2010242544A

JP2010242544A - ガスタービン発電設備およびそのクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法

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Publication number: JP2010242544A
Application number: JP2009089951A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Tsuneyoshi; 幸策恒吉; Takehiko Matsushita; 丈彦松下; Masao Ito; 正雄伊東; Yuichi Samoto; 雄一茶本; Hidenori Fukutake; 英紀福武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: JP5254112B2

Abstract

【課題】充填空気圧縮機の設置台数を低減して初期費用を削減するガスタービン発電設備およびそのクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法を提供する。
【解決手段】ガスタービン発電設備は、ガスタービンシステムのケーシングに温度、圧力および流量を調整した熱交換用空気を供給してケーシングの熱伸びを制御するクリアランスコントロールシステム２０と、空気を充填するクリアランスコントロール空気供給系統３０を備える。充填空気圧縮機６と、充填空気圧縮機６からの充填空気を貯留する充填空気だめ８を備えるとともに、空気圧縮機の吐出空気をクリアランスコントロール空気供給系統３０にバックアップ空気として供給する充填空気バックアップ供給系統１０と、別軸に設けられた第２のガスタービンシステムの空気圧縮機からの吐出空気をバックアップ空気として供給する他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタービンシステムを有する発電設備、すなわちガスタービン発電設備に係り、特にガスタービンシステムのガスタービンおよびスタービン空気圧縮機の動翼とケーシングとのクリアランスを制御するガスタービンクリアランスコントロールシステムを有するものに関する。

ガスタービンシステムを有する発電設備においては、性能向上のためにガスタービンの動翼とケーシングとのクリアランスを制御して、運転中のクリアランスを小さくすることが行なわれることがある。このように、ケーシングと動翼先端とのクリアランスを小さくする方法として、蒸気で翼環を冷却し、冷却蒸気を調節することにより動翼先端と翼環との間のクリアランスをコントロールし、クリアランスを適正に保持する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ガスタービンシステムと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクル発電設備においては、ガスタービンシステムのガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機の起動時のラビング防止及び負荷運転時の段落熱効率向上のために、ガスタービン及びガスタービン空気圧縮機の動翼とケーシングとのクリアランスを制御することが知られている。

上述のような、ガスタービンあるいはガスタービン空気圧縮機の動翼先端とケーシングとのクリアランスを制御するガスタービンクリアランスコントロールシステムは、ガスタービンあるいはガスタービン空気圧縮機の動翼とケーシングとのクリアランスを制御するために、ガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機のケーシングにおける熱伸びを制御している。そしてこのために、ガスタービンクリアランスコントロールシステムは、ケーシングに熱交換を行うために用いる媒体である例えば空気などを供給し、その温度、圧力又は流量を調整している。

なお、ガスタービンシステムを有する発電設備について、ガスタービンシステム（すなわちガスタービン、ガスタービン空気圧縮機および燃焼器を組み合わせたシステム）のシングルサイクル、１台のガスタービンシステムと１台の蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル、複数のガスタービンシステムとこれより少ない台数の蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクルなどが挙げられるが、以下では、これらをすべて含めてガスタービン発電設備と称する。

上述のように、従来のガスタービンクリアランスコントロールシステムにおいては、ガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機の動翼とケーシングとのクリアランスを制御するために、適切な温度に制御された空気をガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機に供給し、熱伸びを制御することによってガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機の動翼とケーシングのクリアランスを制御している。

この熱交換の媒体として空気を用いる場合は、クリアランスコントロールシステム、ガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機の間に設けられた閉ループ状の流路内に空気を循環させることによりガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機のケーシング温度を制御する。しかしながら、上記の閉ループ状の流路は、ガスタービンおよびガスタービン空気圧縮機の構造上、完全な閉空間とはできず、ある程度の空気が系外に漏洩してしまう。このため、ガスタービンクリアランスコントロールシステムは、循環する空気量を一定に保つために漏洩した分の空気を充填する必要がある。

したがって従来のガスタービンクリアランスコントロールシステムでは、空気を充填する為の充填空気圧縮機及び充填空気だめなどからなる高圧の空気供給源を設けることにより、漏洩した空気を充填することを可能としていた。

そして、この充填空気圧縮機のバックアップ空気供給源として、自軸、すなわちガスタービンクリアランスコントロールシステムが熱伸びを制御しようとするガスタービンシステムのガスタービン空気圧縮機からの吐出空気を用いることを可能としていた。したがってガスタービンクリアランスコントロールシステムは、ガスタービンシステムが運転している場合には、自軸のガスタービン空気圧縮機から吐出される吐出空気を用いて系内に充填空気を供給することができる。このために、従来のガスタービンクリアランスコントロールシステムでは、自軸のガスタービン空気圧縮機が運転中であれば、充填空気圧縮機を運転させることなく、所内動力を削減することが可能であった。

特開２００１−２４８４０６号公報

しかしながら、ガスタービンシステムの起動前では、ガスタービン空気圧縮機が運転されていないことから、ガスタービン空気圧縮機から吐出される吐出空気をバックアップ空気供給源として使用できないために、別途充填空気圧縮機を運転する必要があった。そして、一般にガスタービンシステムを有する発電プラントにおいては、負荷調整などのために比較的高頻度で起動停止が行なわれるため、充填空気圧縮機を運転する頻度も多くなることから、充填空気圧縮機の故障や補修等の場合に備え、充填空気圧縮機の予備機を設ける場合もある。このような場合従来のガスタービンクリアランスコントロールシステムでは、設備構成が複雑化しメンテナンス等が煩雑となるほか、設備コストの増大にも繋がっているという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ガスタービン起動時にも供給可能な高圧充填空気バックアップ供給源を設けることにより、充填空気圧縮機の設置台数を低減して構成を簡素化し、運用性を向上させたガスタービン発電設備およびそのクリアランスコントロールシステムバックアップ空気供給方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、同軸に配置された第１のガスタービンおよび第１のガスタービン空気圧縮機を備える第１のガスタービンシステムと、前記第１のガスタービンシステムとは別の軸に配置された第２のガスタービンおよび第２のガスタービン空気圧縮機を備える第２のガスタービンシステムと、温度、圧力および流量を制御した熱交換用空気を前記第１のガスタービンシステムのケーシングに供給し、当該第１のガスタービンシステムの前記第１のガスタービンおよび前記第１のガスタービン空気圧縮機の少なくともいずれかの動翼と前記ケーシングとのクリアランスを制御する第１のガスタービンクリアランスコントロールシステムと、充填空気圧縮機と、この充填空気圧縮機からの充填空気を貯留する充填空気だめと、前記第１のガスタービンクリアランスコントロールシステムおよび前記第１のガスタービンシステムのケーシング内に設けられた前記熱交換用空気の流路を含む第１の空気系統内に前記充填空気圧縮機および前記充填空気だめからの前記充填空気を充填させるクリアランスコントロール空気供給系統と、前記第１のガスタービン空気圧縮機の吐出空気を前記クリアランスコントロール空気供給系統に前記充填空気のバックアップ空気として供給する充填空気バックアップ供給系統と、前記第２のガスタービンシステムの第２のガスタービン空気圧縮機からの吐出空気を前記クリアランスコントロール空気供給系統に前記バックアップ空気として供給する他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統とを備えることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、同軸に配置された第１のガスタービンおよび第１のガスタービン空気圧縮機を備える第１のガスタービンシステムと、温度、圧力および流量を制御した熱交換用空気を前記第１のガスタービンシステムのケーシングに供給し、当該第１のガスタービンシステムの前記第１のガスタービンおよび前記第１のガスタービン空気圧縮機の少なくともいずれかの動翼と前記ケーシングとのクリアランスを制御するガスタービンクリアランスコントロールシステムとを備えるガスタービン発電設備のクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法において、前記ガスタービンクリアランスコントロールシステムおよび前記第１のガスタービンシステムのケーシング内に設けられた前記熱交換用空気の流路を含む空気系統内に、前記第１のガスタービンシステムとは別の軸に設けられた第２のガスタービンシステムの第２のガスタービン空気圧縮機からの吐出空気をバックアップ空気として供給することを特徴とするものである。

本発明のガスタービンクリアランスコントロールシステムによれば、ガスタービンの起動時にも供給可能な他軸のガスタービン空気圧縮機の吐出空気を高圧充填空気バックアップ供給源として用いることにより、充填空気圧縮機の設置台数を軽減し構成の簡素化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態のガスタービン発電設備の概略構成を示す構成図。本発明の第２の実施の形態のガスタービン発電設備の概略構成を示す構成図。本発明の第３の実施の形態のガスタービン発電設備の概略構成を示す構成図。本発明の第４の実施の形態のガスタービン発電設備の概略構成を示す構成図。

以下、本発明に係るガスタービンクリアランスコントロールシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、各図面において、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態のガスタービン発電設備概略構成を示す構成図である。

まず、ガスタービンクリアランスコントロールシステムの構成について、図１を用いて説明する。

本図に示すように、１点鎖線にて示す範囲のガスタービンクリアランスコントロールシステム２０は、同軸に配置された第１のガスタービン及び第１のガスタービン空気圧縮機であるガスタービン１及びガスタービン空気圧縮機２からなる第１のガスタービンシステムのケーシング（図示せず）に熱交換媒体として熱交換用空気を供給するに際し、当該熱交換用空気の温度及び流量を制御する為のシステムである。

このクリアランスコントロールシステム２０は、空気をガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２とクリアランスコントロールシステム２０との間に設けられた熱交換用空気の流路を循環させる為の循環空気圧縮機４、循環空気圧縮機４の入口温度を適切な一定の温度に保持するための空気冷却器３、および循環空気圧縮機４からの熱交換用空気を適切な空気温度に制御するための空気加熱器５と、を備えている。このように構成することにより、クリアランスコントロールシステム２０において制御された媒体である空気は、クリアランスコントロール空気供給管１３を介してガスタービン１のケーシングに設けられた熱交換用流路に供給される。なお、本実施の形態においては、クリアランスコントロールシステム２０によりガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２の両者のケーシングにおける熱伸びを制御しているが、クリアランスコントロールシステム２０が、ガスタービン１あるいはガスタービン空気圧縮機２のいずれかのみのケーシングにおける熱伸びを制御するように構成することも可能である。

このガスタービン１のケーシング内の流路を流れて熱交換を行った空気は、中間配管１５およびマニホールド１８を介してガスタービン空気圧縮機２に導出される。クリアランスコントロールシステム２０により温度、圧力および流量を制御されて供給された空気は、このようにしてガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２のケーシング内の流路を流れて熱交換を行いケーシングの熱伸びを制御することにより、ガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２の動翼（図示せず）とケーシングとのクリアランスを制御することを可能にしている。

このガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２のケーシングにて熱交換した空気は、マニホールド１７を経由しクリアランスコントロール空気戻り管１４を介してクリアランスコントロールシステム２０に導出される。クリアランスコントロールシステム２０へ戻された空気は、再度適切な状態に制御され、クリアランスコントロール空気供給管１３を介して再びガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２へ供給される。

上記したガスタービン１、ガスタービン空気圧縮機２、およびクリアランスコントロールシステム２０を含むこれらの間の熱交換用空気の流路である空気系統は構造上完全な閉空間ではないために、ある程度の量の空気が系外に漏洩することになる。漏洩した空気を充填する必要から、本実施の形態のガスタービン発電設備には、充填空気圧縮機６充填空気用の充填空気だめ８、充填空気流量調節弁９などからなるクリアランスコントロール空気供給系統３０が設けられている。すなわち、クリアランスコントロール空気供給系統３０において、充填空気圧縮機６からの充填空気が、充填空気だめ８および充填空気流量調節弁９を介してクリアランスコントロール空気戻り管１４から熱交換用空気の流路である空気系統に導入され、クリアランスコントロールシステム２０の空気冷却器３、循環空気圧縮機４および空気加熱器５を介して圧力、流量および温度が適切に保持され、クリアランスコントロール空気供給管１３を経由してガスタービン１に供給される。

また、ガスタービン１のガスタービン空気圧縮機２の吐出空気は、マニホールド１６を介してガスタービン空気圧縮機吐出空気抽気管１１を経由して導出され、そして、充填空気バックアップ供給系統１０を経由してクリアランスコントロール空気供給系統３０のうちの充填空気だめ８と充填空気流量調節弁９との間に導入される。

上述のように、ガスタービンシステムを起動する場合には、クリアランスコントロールシステム２０において、ガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２のケーシングを加熱し熱伸びさせることによって動翼とのクリアランスを増加させ、動翼とケーシングとのラビングを防止することとしている。

通常、クリアランスコントロールシステム２０はガスタービンシステムの起動前に運転を開始している。しかしながらこのガスタービンシステムの起動前においては、ガスタービン空気圧縮機２は当然ながら停止しているため、充填空気圧縮機６を運転する必要があるので、所内動力の増大に直結している。

このため、本実施の形態においては、充填空気のバックアップ空気供給源として、クリアランスコントロールシステム２０からの熱交換用空気が供給されるガスタービンシステムのガスタービン空気圧縮機２の吐出空気をクリアランスコントロール空気供給系統３０に供給させる上述の充填空気バックアップ系統１０のほかに、第１のガスタービンとは別軸に設けられた第２のガスタービン（図示せず）である他軸のガスタービン空気圧縮機（図示せず）の吐出空気をクリアランスコントロール空気供給系統３０に供給可能とする他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２を設けている。

すなわち、本実施の形態では、クリアランスコントロールシステム２０が熱交換用空気を供給するガスタービン以外（他軸）のガスタービンのガスタービン圧縮機からの吐出空気を、他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２を介してクリアランスコントロールシステム２０へのクリアランスコントロール空気供給系統３０にバックアップ空気として供給可能としている。

なお、本実施の形態においては、他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２を、自軸（すなわちクリアランスコントロールシステム２０が熱交換用空気を供給するガスタービン）のガスタービン圧縮機２の吐出空気をクリアランスコントロール空気供給系統３０に供給させる充填空気バックアップ系統１０に接続することで、他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２から供給される他軸のガスタービン圧縮機からの吐出空気を、充填空気バックアップ系統１０を介してクリアランスコントロール空気供給系統３０に供給させているが、この例には限らず、他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２を、直接クリアランスコントロール空気供給系統３０に接続することで、他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２から供給される他軸のガスタービン圧縮機からの吐出空気を直接クリアランスコントロール空気供給系統３０に供給させる構成とすることも可能である。

このように構成された本実施の形態によれば、充填空気バックアップ供給系統１０を設けることにより、クリアランスコントロールシステム２０が熱交換用空気を供給する第１のガスタービンシステム（自軸）のガスタービン空気圧縮機２の吐出空気より充填空気の供給を可能としたことにより、自軸のガスタービン空気圧縮機２が運転している場合には、この充填空気バックアップ系統からの空気を充填空気のバックアップ供給源として用いることが可能となり、充填空気圧縮機６を運転せずに、系内に空気を充填することができ、所内動力の削減が可能である。

さらに、自軸である第１のガスタービンが運転をしていない場合であっても、他軸である第２のガスタービンシステムのガスタービン空気圧縮機の吐出空気を、他軸ガスタービン空気圧縮機吐出系統１２を介して自軸のクリアランスコントロールシステム２０のための充填空気のバックアップ供給源として用いることができる。このため、自軸ガスタービンシステムの起動前であっても、他軸のガスタービン空気圧縮機が運転中であれば、充填空気圧縮機６を運転する必要が無くなるので、所内動力の大幅な削減を図ることが可能となる。

また、従来は、ガスタービンシステムの起動時においても充填空気のバックアップ供給源を要することから、充填空気圧縮機の故障や補修時のことを考慮して充填空気圧縮機６を、予備の充填空気圧縮機を含めて２台並列に設置していた例もあるが、本実施の形態によれば、他軸ガスタービンのガスタービン圧縮機を充填空気のバックアップ供給源として用いることができるため、充填空気圧縮機６を１台設置とすることが可能となり、クリアランスコントロールシステム２０の初期費用の削減に大きく貢献することが可能となる。また、充填空気圧縮機６を、予備機を含めて２台並列に設置する場合でも、より信頼性の高いシステムとすることが可能となる。

図２は、本発明の第２の実施の形態のガスタービンクリアランスコントロールシステムの概略構成を示す構成図である。図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、ガスタービンクリアランスコントロールシステムは、充填空気バックアップ供給管１０に連結するガスタービン空気圧縮機吐出空気抽気管１１を備え、第１のガスタービン空気圧縮機２の中間段から抽気した空気が供給されることを特徴とするものである。このガスタービン空気圧縮機吐出空気抽気管１１は、ガスタービン空気圧縮機中間段抽気管１９の中間に接続されている。ガスタービン空気圧縮機中間段抽気管１９は、ガスタービン空気圧縮機２の中間段とガスタービン２との間にマニホールド２１を介して接続されている。そしてこのガスタービン空気圧縮機２の中間段からの抽気空気の一部がガスタービン空気圧縮機吐出空気管１１に導かれる。ガスタービン空気圧縮機２の中間段からの抽気空気のうちの別の一部はマニホールド２１を介して、ガスタービン１のケーシングなどの静止部のうち高温となる部分に設けられた冷却通路に導かれ、ガスタービン１の静止部を冷却している。また、ガスタービン空気圧縮機２の中間段からの抽気空気のうち、マニホールド２１に導かれない残部は、ガスタービンの下流部に放風される。

すなわち、本実施の形態においては、ガスタービン空気圧縮機吐出空気抽気管１１が、ガスタービン空気圧縮機２の中間段に接続されたガスタービン空気圧縮機中間段抽気管１９に接続され、充填空気バックアップ供給系統１０を経由して、クリアランスコントロールシステム２０へのクリアランスコントロール空気供給系統３０に接続されている。

ここで、従来のガスタービンシステムにおいて、ガスタービン空気圧縮機２の途中段から抽気を行い、この抽気空気を、マニホールド２１を介してガスタービン１の静止部品のうち高温となる部分の冷却に用いるように構成されているものが存在する。本実施の形態はこのようなガスタービンシステムを備えるガスタービン発電設備に本発明を適用する場合に好適であり、本実施の形態においては、ガスタービン空気圧縮機中間段抽気管１９を介して抽気された空気が、クリアランスコントロール空気供給管１３を経由して、ガスタービン１のケーシングの冷却を行っているために、既存の系統であるガスタービン空気圧縮機２の中間段抽気空気を充填空気供給源として利用することが可能である。

また、第２のガスタービン空気圧縮機からの吐出空気を供給する他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統１２についても、第２のガスタービン空気圧縮機（図示せず）の中間段から抽気した空気が供給される構成とすることも可能である。

本実施の形態によっても第１の実施の形態と同様な作用効果を得られるほか、本実施の形態によれば、既存のガスタービン冷却のための系統を活用できるため、既存のガスタービン発電設備にクリアランスコントロールシステムを容易に適用することが可能となる。図３は、本発明の第３の実施の形態のガスタービンクリアランスコントロールシステムの概略構成を示す構成図である。図１および図２と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本図に示すように、ガスタービンクリアランスコントロールシステムは、同軸に配置されたガスタービン１及びガスタービン空気圧縮機２からなるガスタービンシステムを複数台備えるガスタービン発電プラントのガスタービンシステムそれぞれに、熱伸びを制御することによりそれぞれのガスタービンシステムのガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２の動翼とケーシングとのクリアランスを制御するクリアランスコントロールシステム２０をそれぞれ設けたものである。ここでは、３台のガスタービンシステムを備えたガスタービン発電設備について例示する。

３台のガスタービンシステムにはそれぞれガスタービン１及びガスタービン空気圧縮機２が設けられる。そして、各ガスタービンシステムのケーシングに熱交換媒体として空気をその温度、圧力および流量を制御して供給するクリアランスコントロールシステム２０がそれぞれ設けられている。この３台のクリアランスコントロールシステム２０は、充填空気圧縮機６、充填空気だめ８、逆止弁２５、配管２３、共通配管２４、およびクリアランスコントロール充填空気圧力調節弁２８から構成されるクリアランスコントロール空気供給系統３０に接続されている。

充填空気圧縮機６はクリアランスコントロール空気供給系統３０を介してクリアランスコントロールシステム２０を含む各ガスタービンの熱交換用空気の流路である各空気系統に充填空気を供給するための圧縮機であり、充填空気圧縮機６からの充填空気は、充填空気用の充填空気だめ８、逆止弁２５を介して、配管２３を経由して、共通配管２４に接続されている。各クリアランスコントロールシステム２０への充填空気は、共通配管２４からクリアランスコントロール充填空気圧力調整弁２８を介して、その圧力をそれぞれ調整されて供給される。

このクリアランスコントロールシステム２０において温度、圧力および流量が制御された熱交換媒体である熱交換用空気は、クリアランスコントロール空気供給管１３を介してガスタービン１に供給される。クリアランスコントロールシステム２０から供給された熱交換用空気は、それぞれのガスタービンシステムのガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２のケーシングにて熱交換を行い、各ガスタービンシステムのケーシングの熱伸びを制御することにより、ガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２の動翼とケーシングとのクリアランスを制御する。また、この制御されて供給された空気は、中間配管１５およびマニホールド１８を介してガスタービン空気圧縮機２に導出される。

各ガスタービンシステムのガスタービン１およびガスタービン空気圧縮機２のケーシングにて熱交換した空気は、マニホールド１７を経由しクリアランスコントロール空気戻り管１４を介してクリアランスコントロールシステム２０に導出される。クリアランスコントロールシステム２０へ戻された空気は、再度適切な状態に制御され、クリアランスコントロール空気供給管１３を介してガスタービン１及びガスタービン空気圧縮機２へ供給される。このように、各ガスタービンシステムにはそれぞれ、クリアランスコントロールシステム２０を含む各ガスタービンの熱交換用空気の流路である各空気系統が設けられている。

そして本実施の形態においては、各ガスタービンシステムのガスタービン空気圧縮機２の吐出空気がそれぞれ、マニホールド１６を介してガスタービン空気圧縮機吐出空気抽気管１１を経由して導出され、充填空気バックアップ供給系統１０を介して各クリアランスコントロールシステム２０に充填空気を供給するクリアランスコントロール空気供給系統３０の共通配管２４に導入される。

このように構成された本実施の形態によれば、充填空気圧縮機６及び予備充填空気圧縮機７、充填空気だめ８を系列共通設備とすることにより、従来、各軸、すなわち１台のガスタービンシステム毎に設置していた充填空気圧縮機６を、複数のガスタービンシステムを備える系列毎に共通の１台（または予備用を含めた複数台）設置とすることを可能となり、構成をさらに簡素化でき、運用性を向上させることができる。

すなわち、充填空気を供給するクリアランスコントロール空気供給系統３０は共通配管２４を有するために、複数台のガスタービン１の各軸を共通するガスタービン空気圧縮機２の吐出空気を、充填空気バックアップ供給系統１０を介してそれぞれクリアランスコントロール空気供給系統３０に接続することが可能となり、したがって各ガスタービンシステムのガスタービン空気圧縮機２の吐出空気をクリアランスコントロールシステム２０への充填空気のバックアップ供給源として利用することが可能である。これにより、系列のうち少なくとも１台のガスタービンシステムが運転を行なっていれば、他軸のガスタービンシステムの起動時にクリアランスコントロールシステム２０の充填空気を供給することが可能であるので、所内動力をさらに低く抑えることができる。

なお、ガスタービン空気圧縮機２の吐出空気としては、図２と同様に、ガスタービン空気圧縮機２の中間段抽気空気を用いることも可能である。

図４は、本発明の第４の実施の形態のガスタービンクリアランスコントロールシステムの概略構成を示す構成図である。図１ないし図３と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本実施の形態においては、図３に示す充填空気圧縮機６を、既設の所内用・制御用空気圧縮機２７としたものである。この所内用・制御用空気圧縮機２７からの充填空気は、充填空気用の充填空気だめ２２、逆止弁２５を介して、充填空気供給配管２３を経由して、共通配管２４に接続されている。また、所内用・制御用空気圧縮機２７からの充填空気の一部は、所内用・制御用空気供給系統２６に戻される。すなわち、本実施の形態は、クリアランスコントロール空気供給系統３０を所内用・制御用空気圧縮機２７、充填空気だめ２２、逆止弁２５、充填空気供給配管２３、共通配管２４、およびクリアランスコントロール充填空気圧力調整弁２８により構成し、クリアランスコントロール空気供給系統３０から所内用・制御用空気供給系統２６を分岐したものである。なお、本実施の形態では、所内用・制御用空気供給系統２６の分岐部の上流側と下流側に逆止弁２５を１つずつ設けることで、所内用・制御用の空気として供給される充填空気の一部が逆流しないように構成している。

このように本実施の形態は、充填空気圧縮機の代わりに既存の発電所において一般的に設置される所内用空気・制御用空気圧縮機２７を用いたものであり、充填空気供給充填空気供給配管２３を共通配管２４に接続することによって各ガスタービンシステムのクリアランスことロールシステム２０に充填空気の供給を可能としている。

本実施の形態によれば、充填空気の圧縮機として所内用空気・制御用空気圧縮機２７を用いることにより、クリアランスコントロールシステム２０の充填空気供給のみを目的とした空気圧縮機の設置が不要となるため、さらに構成を簡素化することが可能となり、そして、第３の実施の形態と同様に所内動力削減も可能としている。なお、各ガスタービンシステムのガスタービン空気圧縮機２の吐出空気については、図２に示すように、ガスタービン空気圧縮機２の中間段の抽気空気とすることも可能である。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、各実施の形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

特に各実施の形態においては、ガスタービンシステムを中心に説明したが、本発明のガスタービン発電設備は、このガスタービンシステムのそれぞれに蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルや、複数のガスタービンシステムと１つ（あるいはガスタービンシステムよりも少ない台数）の蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルも含む。

１…ガスタービン、２…ガスタービン空気圧縮機、３…空気冷却器、４…循環空気圧縮機、５…空気加熱器、６…充填空気圧縮機、７…予備充填空気圧縮機、８…充填空気だめ、９，２８…クリアランスコントロール充填空気圧力調節弁、１０…充填空気バックアップ供給管、１１…ガスタービン空気圧縮機吐出空気抽気管、１２…他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気管、１３…クリアランスコントロール空気供給管、１４…クリアランスコントロール空気戻り管、１５…中間配管、１６，１７，１８,２１…マニホールド、１９…ガスタービン空気圧縮機中間段抽気管、２０…クリアランスコントロールシステム、２２…充填空気だめ、２３…充填空気供給配管、２４…共通配管、２５…逆止弁、２６…所内用・制御用空気供給系統、２７…所内用・制御用空気圧縮機、３０…クリアランスコントロール空気供給系統。

Claims

同軸に配置された第１のガスタービンおよび第１のガスタービン空気圧縮機を備える第１のガスタービンシステムと、
前記第１のガスタービンシステムとは別の軸に配置された第２のガスタービンおよび第２のガスタービン空気圧縮機を備える第２のガスタービンシステムと、
温度、圧力および流量を制御した熱交換用空気を前記第１のガスタービンシステムのケーシングに供給し、当該第１のガスタービンシステムの前記第１のガスタービンおよび前記第１のガスタービン空気圧縮機の少なくともいずれかの動翼と前記ケーシングとのクリアランスを制御する第１のガスタービンクリアランスコントロールシステムと、
充填空気圧縮機と、
この充填空気圧縮機からの充填空気を貯留する充填空気だめと、
前記第１のガスタービンクリアランスコントロールシステムおよび前記第１のガスタービンシステムのケーシング内に設けられた前記熱交換用空気の流路を含む第１の空気系統内に前記充填空気圧縮機および前記充填空気だめからの前記充填空気を充填させるクリアランスコントロール空気供給系統と、
前記第１のガスタービン空気圧縮機の吐出空気を前記クリアランスコントロール空気供給系統に前記充填空気のバックアップ空気として供給する充填空気バックアップ供給系統と、
前記第２のガスタービンシステムの第２のガスタービン空気圧縮機からの吐出空気を前記クリアランスコントロール空気供給系統に前記バックアップ空気として供給する他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統と、
を備えることを特徴とするガスタービン発電設備。
前記充填空気バックアップ供給系統には、前記第１のガスタービン空気圧縮機の中間段から抽気した空気が供給されること、を特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電設備。
前記他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統には、前記第２のガスタービン空気圧縮機の中間段から抽気した空気が供給されること、を特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電設備。
前記他軸ガスタービン空気圧縮機吐出空気系統は、前記充填空気バックアップ系統に接続され、前記他軸ガスタービン空気圧縮系統からの前記バックアップ空気は前記充填空気バックアップ系統を介して前記クリアランスコントロール空気供給系統に供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のガスタービン発電設備。
温度、圧力および流量を制御した熱交換用空気を前記第２のガスタービンシステムのケーシングに供給し、当該第２のガスタービンシステムの前記第２のガスタービンおよび前記第２のガスタービン空気圧縮機の少なくともいずれかの動翼と前記ケーシングとのクリアランスを制御する第２のガスタービンクリアランスコントロールシステムをさらに備え、前記クリアランスコントロール空気供給系統は、前記第２のガスタービンクリアランスコントロールシステムおよび前記第２のガスタービンシステムのケーシング内に設けられた前記熱交換用空気の流路を含む第２の空気系統内にも前記充填空気圧縮機および前記充填空気だめからの前記充填空気を充填させるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４記載のガスタービン発電設備。
前記クリアランスコントロール空気供給系統は共通配管を含み、この共通配管から前記第１の空気系統および前記第２の空気系統に前記充填空気を充填可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載のガスタービン発電設備。
前記充填空気圧縮機からの前記充填空気を、前記クリアランスコントロール空気供給系統から取り出す所内用・制御用空気供給系統、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のガスタービン発電設備。
同軸に配置された第１のガスタービンおよび第１のガスタービン空気圧縮機を備える第１のガスタービンシステムと、
温度、圧力および流量を制御した熱交換用空気を前記第１のガスタービンシステムのケーシングに供給し、当該第１のガスタービンシステムの前記第１のガスタービンおよび前記第１のガスタービン空気圧縮機の少なくともいずれかの動翼と前記ケーシングとのクリアランスを制御するガスタービンクリアランスコントロールシステムとを備えるガスタービン発電設備のクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法において、
前記ガスタービンクリアランスコントロールシステムおよび前記第１のガスタービンシステムのケーシング内に設けられた前記熱交換用空気の流路を含む空気系統内に、前記第１のガスタービンシステムとは別の軸に設けられた第２のガスタービンシステムの第２のガスタービン空気圧縮機からの吐出空気をバックアップ空気として供給することを特徴とするガスタービン発電設備のクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法。