JP2018173004A - Stop method for gas turbine, control device for gas turbine, and gas turbine plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンの停止方法、及びガスタービンの制御装置、ガスタービンプラントに関する。 The present invention relates to a gas turbine stop method, a gas turbine control device, and a gas turbine plant.
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスで駆動するタービンと、を備える。圧縮機の多くは、圧縮機ロータと、圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、圧縮機ケーシングに流入する空気の流量を調節する入口案内翼(以下、IGV)装置と、を備える。このようなガスタービンのガスタービンロータには、通常、発電機が接続されている。 The gas turbine includes a compressor that compresses air, a combustor that generates a combustion gas by burning fuel in the air compressed by the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas. Many of the compressors include a compressor rotor, a compressor casing that covers the outer periphery of the compressor rotor, and an inlet guide vane (hereinafter referred to as IGV) device that adjusts the flow rate of air flowing into the compressor casing. A generator is usually connected to the gas turbine rotor of such a gas turbine.
以下の特許文献1のガスタービンでは、負荷遮断後、負荷遮断時のIGVの開度を維持する方法が開示されている。
In the gas turbine of the following
ガスタービン分野では、ガスタービンを停止させる場合、その運用面からできる限り短時間でガスタービンを停止状態にすることが要求させる。仮に、ガスタービンを停止状態にさせる場合に上記特許文献1に記載の技術を適用すると、ガスタービン内を流れる作動流体の流量として、負荷遮断後も負荷遮断時の流量が維持されるため、ガスタービンが停止するまでの時間が長くなる。
In the gas turbine field, when the gas turbine is stopped, it is required to stop the gas turbine in as short a time as possible from the operational aspect. If the technique described in
そこで、本発明は、機器の損傷を抑えてガスタービンを安全に停止させると共に、ガスタービンを短時間に停止状態にすることができるガスタービンの停止方法、を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas turbine stopping method capable of stopping the gas turbine safely while suppressing damage to the equipment and capable of stopping the gas turbine in a short time.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンの停止方法は、
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有するガスタービンの停止方法において、予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御工程と、前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、を実行する。
A method for stopping a gas turbine as one aspect according to the invention for achieving the above object is as follows:
A compressor that compresses air, a combustor that generates combustion gas by burning fuel in the air compressed by the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas, the compressor having an axis A compressor rotor that rotates around the compressor rotor, a compressor casing that covers an outer peripheral side of the compressor rotor, and an intake air amount regulator that adjusts an intake air amount of air flowing into the compressor casing. In the stop method, when a predetermined stop condition is not satisfied, a normal intake air amount control step for driving the intake air amount controller so that the intake air amount becomes a target intake air amount, and the stop condition is satisfied Then, when a predetermined intake air amount holding condition is satisfied during the execution of the first intake air amount reduction step for driving the intake air amount regulator and the first intake air amount reduction step so that the intake air amount decreases, When a predetermined release condition is satisfied during execution of the intake air amount holding step for stopping the drive of the intake air amount adjuster and the intake air amount holding step, until the intake air amount adjuster is in a gas turbine stop state, And a second intake air amount reduction step of driving the intake air amount adjuster so as to reduce the intake air amount.
ガスタービンの停止条件が成立した場合、直ちに、吸気量調節器をガスタービン停止時状態にすると、圧縮機でのサージング発生の可能性が高まる。当該停止方法では、停止条件が成立した場合でも、直ちに、吸気量調節器をガスタービン停止時状態にせず、その途中で、吸気量調節器の駆動を停止させる。このため、当該停止方法では、圧縮機でのサージング発生を抑えることができる。 When the gas turbine stop condition is satisfied, immediately if the intake air regulator is brought into the gas turbine stop state, the possibility of occurrence of surging in the compressor increases. In the stop method, even when the stop condition is satisfied, the intake air amount regulator is not immediately put into the gas turbine stop state, and the drive of the intake air amount controller is stopped halfway. For this reason, in the said stop method, the surging generation | occurrence | production in a compressor can be suppressed.
ところで、停止条件が成立した場合、吸気量調節器をこの停止条件が成立した時点での状態に維持することでも、圧縮機でのサージング発生を抑えることができる。しかしながら、この方法では、ガスタービン内を流れる空気の流量が多くなり、ガスタービンが停止状態になるまでの時間がかかる。当該停止方法では、停止条件が成立すると、まず、吸気量が減少するよう、吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程を実行する。このため、当該停止方法では、ガスタービンが停止状態になるまでの時間を短くすることができる。 By the way, when the stop condition is satisfied, the occurrence of surging in the compressor can also be suppressed by maintaining the intake air amount regulator in the state at the time when the stop condition is satisfied. However, in this method, the flow rate of air flowing in the gas turbine increases, and it takes time until the gas turbine is stopped. In the stop method, when the stop condition is satisfied, first, a first intake air amount reduction process for driving the intake air amount regulator is executed so that the intake air amount decreases. For this reason, in the said stop method, time until a gas turbine will be in a stop state can be shortened.
ここで、前記ガスタービンの停止方法において、前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になること、であってもよい。 Here, in the method for stopping the gas turbine, the intake air amount regulator is configured to operate at a maximum load when the maximum load is applied to the gas turbine and a minimum when the minimum load is applied to the gas turbine. A state during load operation, a state during no load operation when no load is applied to the gas turbine, a state when the gas turbine is stopped, and a state between these states, the state during the no load operation Is a state in which the intake air amount can be made larger than in the gas turbine stop state, and the minimum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the no-load operation state. The maximum load operation state is a state in which the intake air amount can be increased more than the minimum load operation state, and the intake air amount holding condition is determined by the intake air amount controller It is a no-load operation state or the may be a made that state, between the no-load operation state and the minimum load operation state.
また、前記ガスタービンの停止方法において、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることであってもよい。 In the gas turbine stop method, the intake air amount maintaining condition is that the intake air amount controller is in a state between the no-load operation state and the minimum load operation state, and the no-load operation is performed. It may be the state on the state side of the minimum load operation than the intermediate state between the hour state and the minimum load operation state.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記解除条件は、前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることであってもよい。 Further, in any one of the above gas turbine stopping methods, the release condition is that the rotation speed of the compressor rotor is a rotation corresponding to a predetermined ratio with respect to the rated rotation speed rather than the rated rotation speed of the compressor. It may be that the number of revolutions is lower by several minutes.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記解除条件は、前記圧縮機の吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことであってもよい。 In any of the above gas turbine stopping methods, the release condition may be that the discharge pressure of the compressor has decreased to a predetermined release discharge pressure.
以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記圧縮機は、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、を有し、前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼段のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有してもよい。 In the gas turbine stopping method according to any one of the above, the compressors are arranged with a compressor rotor shaft that is long in an axial direction in which the axial line extends around the axis, and spaced apart from each other in the axial direction. A plurality of rotor blade rows fixed to the compressor rotor shaft, and the compressor casing has an inlet formed at an end upstream of the axis that is one side in the axial direction, and the axis A discharge port is formed at an end on the downstream side of the axis that is opposite to the upstream side, and the intake air amount regulator includes at least the inlet guide blade device among an inlet guide blade device and a variable stator blade device. The inlet guide vane device is disposed in the air flow path in the compressor casing, and is arranged on the upstream side of the first moving blade row on the upstream side of the axis among the plurality of moving blade stages, Inlet plan attached to the compressor casing A blade driving mechanism for displacing the inlet guide blade, and the variable stationary blade device is in an air flow path in the compressor casing and is between a plurality of blade rows. And a stationary blade that is disposed between the stationary blades and attached to the compressor casing, and a blade driving mechanism that displaces the stationary blade.
また、前記ガスタービンの停止方法において、前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、前記吸気量保持工程では、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態が異なってもよい。 In the gas turbine stopping method, the intake air amount regulator includes the inlet guide vane device and the variable stationary vane device. In the intake air amount holding step, the inlet guide vane device and the variable air guide are provided. The driving state with the stationary blade device may be different.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行してもよい。 Further, in any one of the above-described gas turbine stopping methods, the gas turbine is provided with an extraction mechanism that extracts air from the compressor casing and exhausts the air outside the compressor casing, and after the intake amount holding step, the extraction mechanism Accordingly, an extraction process for exhausting air from the compressor casing may be executed.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行し、前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含んでもよい。 Further, in any one of the gas turbine stopping methods described above, a plurality of extraction mechanisms for extracting air from the compressor casing and exhausting it out of the compressor casing are provided, and the plurality of extraction mechanisms include the compression mechanism The extraction positions for extracting air from the inside of the machine casing are different from each other in the axial direction, and after the intake amount holding step, the air is exhausted from the inside of the compressor casing by any one of the plurality of extraction mechanisms. The bleeding step is performed, and the bleeding step is performed by the rear bleed mechanism at the most downstream side in the axial direction among the plurality of bleeder mechanisms during the intake amount holding step. After exhausting the air from the inside and performing the first bleed process in which the remaining bleed mechanism does not evacuate the air from the compressor casing and the second intake amount reducing process Among the plurality of bleed mechanisms, among the plurality of bleed mechanisms, the bleed position is exhausted from the compressor casing by the upstream bleed mechanism on the most upstream side in the axial direction, and the remaining bleed mechanisms are: A second extraction step in which air is not exhausted from the compressor casing.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンの制御装置は、
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有するガスタービンの制御装置において、予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、を有し、前記停止移行制御部は、前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、を実行する。
A control apparatus for a gas turbine as one aspect according to the invention for achieving the above object is as follows:
A compressor that compresses air, a combustor that generates combustion gas by burning fuel in the air compressed by the compressor, and a turbine that is driven by the combustion gas, the compressor having an axis A compressor rotor that rotates around the compressor rotor, a compressor casing that covers an outer peripheral side of the compressor rotor, and an intake air amount regulator that adjusts an intake air amount of air flowing into the compressor casing. In the control device, when a predetermined stop condition is not satisfied, a normal intake air amount control unit that drives the intake air amount controller so that the intake air amount becomes a target intake air amount, and the stop condition is satisfied A stop transition control unit that drives the intake air amount adjuster according to a condition, and the stop transition control unit adjusts the intake air amount so that the intake air amount decreases when the stop condition is satisfied. A first intake air amount reducing step for driving the intake device, and an intake air amount holding step for stopping the drive of the intake air amount adjuster when a predetermined intake air amount holding condition is satisfied during the execution of the first intake air amount reducing step; When the predetermined release condition is satisfied during execution of the intake air amount holding step, the intake air amount adjuster is set so that the intake air amount decreases until the intake air amount adjuster enters a gas turbine stop state. And a second intake air amount reduction step of driving.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、
ガスタービンと、前記ガスタービンを制御する制御装置と、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、前記圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有し、前記制御装置は、予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の空気吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、を有し、前記停止移行制御部は、前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、を実行する。
A gas turbine plant as one aspect according to the invention for achieving the above object is as follows:
A gas turbine; and a control device that controls the gas turbine, wherein the gas turbine generates a combustion gas by combusting fuel in the air compressed by the compressor and the air compressed by the compressor. A compressor that rotates around an axis, a compressor casing that covers an outer peripheral side of the compressor rotor, and the compressor casing. An intake air amount adjuster that adjusts an intake air amount of air flowing into the controller, and the control device sets the intake air amount to a target air intake air amount when a predetermined stop condition is not satisfied. A normal intake air amount control unit that drives the intake air amount adjuster, and a stop transition control unit that drives the intake air amount controller according to the condition when the stop condition is satisfied, and the stop transition control Is a predetermined intake air amount during the execution of the first intake air amount reducing step for driving the intake air amount regulator and the first intake air amount reducing step so that the intake air amount is reduced when the stop condition is satisfied. When the holding condition is satisfied, the intake air amount controller is configured to stop the driving of the intake air amount adjuster, and when a predetermined release condition is satisfied during the execution of the intake air amount holding step, the intake air amount controller And a second intake air amount reduction step of driving the intake air amount adjuster so as to reduce the intake air amount until a stop state is reached.
ここで、前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になることであってもよい。 Here, in the gas turbine plant, the intake air amount regulator includes a maximum load operation state when a maximum load is applied to the gas turbine and a minimum load operation when a minimum load is applied to the gas turbine. And a state during no load operation when the gas turbine is not loaded, a state when the gas turbine is stopped, and a state between these states, and the state during the no load operation is The state in which the intake air amount can be made larger than that in the gas turbine stop state, and the minimum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the no-load operation state, The maximum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the minimum load operation state, and the intake air amount holding condition is determined by the intake air amount controller, It is a load operation state or the may be to a state between the minimum load operation state and the non-load operation state.
また、前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることであってもよい。 Further, in the gas turbine plant, the intake air amount holding condition is a state between the no-load operation state and the minimum load operation state when the intake air amount regulator is in the no-load operation state. And an intermediate state between the minimum load operation state and the minimum load operation state side.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ロータの回転数を検知する回転数計を備え、前記解除条件は、前記回転数計で検知された前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることであってもよい。 In any of the above gas turbine plants, the gas turbine plant further includes a rotation speed meter that detects the rotation speed of the compressor rotor, and the release condition is that the rotation speed of the compressor rotor detected by the rotation speed meter is The rotational speed may be lower than the rated rotational speed of the compressor by a rotational speed corresponding to a predetermined ratio with respect to the rated rotational speed.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機の吐出圧を検知する吐出圧計を備え、前記解除条件は、前記吐出圧計で検知された前記吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことであってもよい。 In any of the above gas turbine plants, the gas turbine plant includes a discharge pressure gauge that detects a discharge pressure of the compressor, and the release condition is that the discharge pressure detected by the discharge pressure gauge is a predetermined release discharge pressure. It may have fallen to.
以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ロータは、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、有し、前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有してもよい。 In any one of the gas turbine plants described above, the compressor rotor is aligned with the compressor rotor shaft that is long in the axial direction in which the axial line extends around the axis, and spaced apart from each other in the axial direction. A plurality of rotor blade rows fixed to a compressor rotor shaft, and the compressor casing has an intake port formed at an end on the upstream side of the axis that is one side in the axial direction, and the upstream side of the axis A discharge port is formed at the end on the downstream side of the axis that is opposite to the inlet, and the intake air amount regulator includes at least the inlet guide blade device among an inlet guide blade device and a variable stator blade device, The inlet guide vane device is arranged in the air flow path in the compressor casing, and is arranged on the upstream side of the first moving blade row on the upstream side of the axial line among the plurality of moving blade rows, and Inlet attached to the machine casing An inner blade and a blade drive mechanism for displacing the inlet guide blade, and the variable stationary blade device is in an air flow path in the compressor casing and is between a plurality of moving blade rows. Thus, it may have a stationary blade disposed between the stator blades and attached to the compressor casing, and a blade driving mechanism for displacing the stationary blades.
前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、前記停止移行制御部は、前記吸気量保持工程で、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態を異ならせてもよい。 In the gas turbine plant, the intake air amount adjuster includes the inlet guide blade device and the variable stationary blade device, and the stop transition control unit is configured to perform the intake guide blade device in the intake air amount holding step. And the variable stationary blade device may be driven differently.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有してもよい。 Further, in any one of the above gas turbine plants, an air extraction mechanism for extracting air from the compressor casing and exhausting it outside the compressor casing, the control device, after the intake air amount holding step, You may have an extraction control part which performs the extraction process which exhausts air from the inside of the said compressor casing by the said extraction mechanism.
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有し、前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含んでもよい。 Further, in any one of the above gas turbine plants, the gas turbine plant includes a plurality of extraction mechanisms that extract air from the compressor casing and exhaust the air out of the compressor casing, and the plurality of extraction mechanisms include the compressor casing. The extraction positions for extracting the air from the inside are different from each other in the axial direction, and the control device performs air from the inside of the compressor casing by one of the plurality of extraction mechanisms after the intake amount holding step. A bleed control unit that executes a bleed process for evacuating the bleed air, wherein the bleed process has a bleed position at the most downstream side in the axial direction of the plurality of bleed mechanisms during execution of the intake amount holding process. A first extraction step in which air is exhausted from the compressor casing by a subsequent extraction mechanism, and the remaining extraction mechanisms do not exhaust air from the compressor casing; After the second intake amount reduction step, among the plurality of bleed mechanisms, out of the compressor casing, the bleed position of the plurality of bleed mechanisms is the most upstream of the bleed position in the axial direction on the upstream side of the axis. The remaining bleed mechanism may include a second bleed process in which air is not evacuated from the inside of the compressor casing.
本発明の一態様では、機器の損傷を抑えてガスタービンを安全に停止させると共に、ガスタービンを短時間に停止状態にすることができる。 In one embodiment of the present invention, the gas turbine can be stopped safely while suppressing damage to the equipment, and the gas turbine can be stopped in a short time.
以下、本発明に係るガスタービンプラントの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, various embodiments of a gas turbine plant according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
「第一実施形態」
図1〜図9を用いて、第一実施形態としてのガスタービンプラントについて説明する。
"First embodiment"
The gas turbine plant as the first embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態のガスタービンプラントは、図1に示すように、ガスタービン10と、ガスタービン10の駆動で発電する発電機60と、制御装置100と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the gas turbine plant of the present embodiment includes a
ガスタービン10は、空気Aを圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機20と、燃料Fを圧縮空気中で燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器40と、燃焼ガスにより駆動するタービン50と、を備えている。
The
圧縮機20は、軸線Arを中心として回転する圧縮機ロータ21と、圧縮機ロータ21を覆う圧縮機ケーシング24と、複数の静翼列27と、吸気量調節器30と、を有する。タービン50は、軸線Arを中心として回転するタービンロータ51と、タービンロータ51を覆うタービンロータ51と、複数の静翼列57と、を有する。
The
圧縮機ロータ21とタービンロータ51とは、同一軸線Ar上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ11を成す。このガスタービンロータ11には、発電機60のロータ61が接続されている。ガスタービン10は、さらに、圧縮機ケーシング24とタービンロータ51との間に配置されている中間ケーシング15を備えている。燃焼器40は、この中間ケーシング15に取り付けられている。圧縮機ケーシング24と中間ケーシング15とタービンケーシング54とは、互いに接続されてガスタービンケーシング14を成す。なお、以下では、軸線Arが延びる方向を軸線方向Da、この軸線Arを中心とした周方向を単に周方向Dcとし、軸線Arに対して垂直な方向を径方向Drとする。また、軸線方向Daでタービン50を基準にして圧縮機20側を軸線上流側Dau、その反対側を軸線下流側Dadとする。
The
圧縮機ロータ21は、軸線Arを中心として軸線方向Daに延びるロータ軸22と、このロータ軸22に取り付けられている複数の動翼列23と、を有する。複数の動翼列23は、軸線方向Daに並んでいる。各動翼列23は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列23の各軸線上流側Dauには、静翼列27が配置されている。各静翼列27は、圧縮機ケーシング24の内側に設けられている。各静翼列27は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼で構成されている。よって、この圧縮機20は、軸流圧縮機である。
The
圧縮機ケーシング24の軸線上流側Dauの端は、開口している。この開口は、吸気口25を成す。また、圧縮機ケーシング24の軸線下流側Dadの端も、開口している。この開口は、吐出口26を成す。
The end of the
吸気量調節器30は、入口案内翼装置31を有する。この入口案内翼装置31は、複数の入口案内翼(以下、IGV:Inlet Guide Vane)32と、複数のIGV32を変位させる翼駆動機構33と、を有する。複数のIGV32は、圧縮機ケーシング24内であって、複数の動翼列23のうち、最も軸線上流側Dauの第一動翼列23aよりも、軸線上流側Dauに配置されている。複数のIGV32は、一の静翼列27を構成する複数の静翼と同様に、周方向Dcに並んでいる。翼駆動機構33は、軸線Arから径方向Drに延びる複数のIGV32毎の翼回転軸を中心として、各IGV32を回転させ、各IGV32の開度を変える。
The intake
圧縮機には、圧縮機が吸い込む気体の吸気流量と、この圧縮機20における圧力比(=吐出圧/吸気圧)との間に特徴的な関係がある。このため、図9に示すように、圧縮機の特性を示す手段として、修正吸気量を横軸にとり、圧力比を縦軸にとったグラフで、圧縮機の特性を示すことがある。圧縮機は、回転数が一定の場合、一般的に、吸気量の増加に伴って次第に圧力比が低下する特性を持っている。この特性を示す曲線は、一般的にチョークラインLcと呼ばれる。図9では、便宜上、圧縮機の回転数Nが互いに異なるときの3本のチョークラインLc1,Lc2,Lc3を描いている。チョークラインLc1は、圧縮機の回転数がN1のときのチョークラインである。チョークラインLc2は、圧縮機の回転数がN2(<N1)のときのチョークラインである。チョークラインLc3は、圧縮機の回転数がN3(<N2)のときのチョークラインである。なお、修正吸気量とは、圧縮機が吸い込む吸込気体の現実の質量流量を、この吸込気体の状態(温度や圧力)に応じて修正した流量である。
The compressor has a characteristic relationship between the intake air flow rate of the gas sucked by the compressor and the pressure ratio (= discharge pressure / intake pressure) in the
圧縮機は、チョークラインLc上の点で運転される。このため、チョークラインLc上の点は、運転点と呼ばれる。チョークラインLc上の点で、最も圧力比が高く且つ最も修正吸気量が少ない点、つまりチョークラインLcの端の点は、圧縮機にサージングが発生し得る運転点である。このため、複数のチョークラインLc1,Lc2,Lc3の端の点を結んだラインは、サージングラインLsと呼ばれる。このサージングラインLsは、右下がりの曲線である。つまり、サージングラインLsは、修正吸気量が少なくなるに連れて圧力比が小さくなる曲線である。チョークラインLcは、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、修正吸気量が少なくなる側にシフトする。このため、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、サージングラインLc上で、回転数に対応したチョークラインLcとの交点の位置も、修正吸気量が少なくなる側にシフトする。 The compressor is operated at a point on the choke line Lc. For this reason, the point on the choke line Lc is called an operating point. A point on the choke line Lc having the highest pressure ratio and the smallest corrected intake air amount, that is, an end point of the choke line Lc is an operating point at which surging can occur in the compressor. Therefore, a line connecting the end points of the plurality of choke lines Lc1, Lc2, and Lc3 is called a surging line Ls. This surging line Ls is a downward-sloping curve. That is, the surging line Ls is a curve in which the pressure ratio decreases as the corrected intake air amount decreases. The choke line Lc shifts to the side where the corrected intake air amount decreases as the rotational speed of the compressor decreases. For this reason, as the rotational speed of the compressor decreases, the position of the intersection with the choke line Lc corresponding to the rotational speed on the surging line Lc also shifts to the side where the corrected intake air amount decreases.
サージングは、圧縮機内での圧力変動や逆流を伴う振動現象である。このサージングが発生すると、圧縮機ロータが破損する場合がある。このため、圧縮機には、図9のグラフ中で、サージングラインLsより、圧力比が小さく且つ吸気量が大きい領域内の運転点での運転が要求される。 Surging is a vibration phenomenon accompanied by pressure fluctuations and backflow in the compressor. When this surging occurs, the compressor rotor may be damaged. For this reason, the compressor is required to operate at an operating point in a region where the pressure ratio is smaller and the intake air amount is larger than the surging line Ls in the graph of FIG.
再び、図1を用いて、ガスタービンプラントの構成について説明する。 Again, the structure of a gas turbine plant is demonstrated using FIG.
タービン50のタービンロータ51は、軸線Arを中心として軸線方向Daに延びるロータ軸52と、このロータ軸52に取り付けられている複数の動翼列53と、を有する。複数の動翼列53は、軸線方向Daに並んでいる。各動翼列53は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列53の各軸線上流側Dauには、静翼列57が配置されている。各静翼列57は、タービンケーシング54の内側に設けられている。各静翼列57は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼で構成されている。
The
燃焼器40には、燃料供給源から延びる燃料ライン41が接続されている。この燃料ライン41には、燃料流量調節弁42が設けられている。
A
発電機60は、電源線62により、外部電力系統65と電気的に接続されている。この電源線62中には、遮断器63と、変圧器64とが設けられている。
The
本実施形態のガスタービンプラントは、さらに、回転数計80と、振動計81と、吐出圧計82と、排気温度計83と、を備えている。回転数計80は、発電機ロータ61及びガスタービンロータ11の回転数を検知する。振動計81は、発電機ロータ61及びガスタービンロータ11の振動の振幅を検知する。吐出圧計82は、圧縮機ケーシング24の吐出口26から流出した圧縮空気の圧力を検知する。この吐出圧計82は、圧縮機ケーシング24の吐出口26からの圧縮空気が流入する中間ケーシング15に設けられている。排気温度計83は、タービンロータ51における複数の動翼列53のうち、最も軸線下流側Dadの最終動翼列53aを通過した燃焼ガスの温度を検知する。
The gas turbine plant of the present embodiment further includes a
制御装置100は、図2に示すように、入力部101と、停止条件判断部102と、燃料制御部103と、吸気量制御部104と、を有する。入力部101は、データや指令等を受け付ける。入力部101が受け付けるデータとして、回転数計80が検知した回転数、振動計81が検知した振動の振幅、吐出圧計82が検知した吐出圧、排気温度計83が検知した温度等がある。また、入力部101には、ガスタービンプラントのオペレータが入力した起動指令及び停止指令、ガスタービンプラント外からの負荷指令及び停止指令等が入力する。
As shown in FIG. 2, the
停止条件判断部102は、予め定められた停止条件が成立したか否かを判断する。この停止条件は、ガスタービン10を停止させるための条件である。この停止条件としては、入力部101が停止指令を受け付ける、振動計81が検知した振動の振幅が異常に大きくなった、排気温度計83が検知した温度が急低下した、等である。よって、停止条件判断部102は、入力部101が停止指令を受け付けた場合、振動計81が検知した振動の振幅が異常に大きくなった場合、排気温度計83が検知した温度が急低下した場合には、停止条件が成立したと判断する。なお、排気温度計83が検知した温度が急低下した場合とは、ここでは、燃焼器40で失火した場合を示す。
The stop
燃料制御部103は、燃料流量調節弁42の開度を制御する。燃料制御部103は、外部からの負荷指令が示す負荷に応じたガスタービン出力が得られるよう、燃料流量を定める。燃料制御部103は、この燃料流量が得られる燃料流量調節弁42の開度を定め、この開度を示す信号を燃料流量調節弁42に送る。
The
吸気量制御部104は、圧縮機20が吸い込む空気の吸気量がガスタービン10の状態に応じた目的の吸気量になるよう、吸気量調節器30を制御する。この吸気量制御部104は、IGV装置31の駆動を制御するIGV制御部105aを有する。このIGV制御部105aは、通常吸気量制御部106aと、停止移行制御部107aと、を有する。通常吸気量制御部106aは、停止条件が成立していないときのIGV装置31の駆動を制御する。この通常吸気量制御部106aは、燃料流量とIGV開度との関係を定めた関数Gを用いて、燃料制御部103が定めた燃料流量に応じたIGV開度を定める。
The intake air
ここで、関数Gについて、図3を用いて説明する。 Here, the function G will be described with reference to FIG.
IGV開度θで、特徴的な開度としては、最大負荷運転時開度θ(L)max(最大負荷運転時状態)と、最小負荷運転時開度θ(L)min(最小負荷運転時状態)と、無負荷運転時開度θ(N)と、ガスタービン停止時開度θ(S)(ガスタービン停止時状態)と、がある。最大負荷運転時開度θ(L)maxは、ガスタービン10に最大負荷がかかっているときのIGV開度θである。最小負荷運転時開度θ(L)minは、ガスタービン10に最小負荷がかかっているときのIGV開度θである。無負荷運転時開度θ(N)は、ガスタービン10に負荷がかかっていないときのIGV開度θである。ガスタービン停止時開度θ(S)は、ガスタービン10の停止時のIGV開度θである。なお、ガスタービン10に負荷がかかっているとは、遮断器63が閉じており、発電機60で発電された電力が電源線62を介して外部電力系統65に供給されている状態である。また、無負荷運転とは、遮断器63が開いており、言い換えると負荷遮断されており、発電機60から外部電力系統65に電力が供給されてない状態で、且つガスタービン10が駆動している状態である。以上で説明した特徴的な開度の大小関係は、以下の通りである。
θ(L)max>θ(L)min>θ(N)>θ(S)
IGV opening θ, the characteristic opening is the maximum load operation opening θ (L) max (maximum load operation state) and minimum load operation opening θ (L) min (minimum load operation) State), opening degree θ (N) during no-load operation, and opening degree θ (S) when gas turbine is stopped (state when gas turbine is stopped). The maximum load operation opening degree θ (L) max is the IGV opening degree θ when the maximum load is applied to the
θ (L) max> θ (L) min> θ (N)> θ (S)
よって、無負荷運転時開度θ(N)は、吸気量をガスタービン停止時開度θ(S)よりも多くすることができる開度である。また、最小負荷運転時開度θ(L)minは、吸気量を無負荷運転時開度θ(N)よりも多くすることができる開度である。最大負荷運転時開度θ(L)maxは、吸気量を最小負荷運転時開度θ(L)minよりも多くすることができる開度である。 Therefore, the opening degree θ (N) during no-load operation is an opening degree at which the intake air amount can be made larger than the opening degree θ (S) when the gas turbine is stopped. Further, the minimum load operation opening degree θ (L) min is an opening degree at which the intake air amount can be made larger than the no-load operation opening degree θ (N). The maximum load operation opening degree θ (L) max is an opening degree at which the intake air amount can be made larger than the minimum load operation opening degree θ (L) min.
この関数Gでは、燃料流量Fが0のとき、IGV開度θとして最小IGV開度であるガスタービン停止時開度θ(S)を示す。この関数Gでは、燃料流量Fが無負荷運転時流量F(N)のときに、IGV開度θとして無負荷運転時開度θ(N)を示す。この関数Gでは、燃料流量Fが最小負荷運転時流量F(L)minのときに、IGV開度θとして最小負荷運転時開度θ(L)minを示す。この関数Gでは、燃料流量Fが例えば定格負荷運転時流量F(L)rのとき及び最大負荷運転時流量F(L)maxのときに、最大負荷運転時開度θ(L)maxを示す。なお、以上で説明した各流量の大小関係は、以下の通りである。
0<F(N)<F(L)min<F(L)r<F(L)max
In this function G, when the fuel flow rate F is 0, the gas turbine stop opening degree θ (S), which is the minimum IGV opening degree, is shown as the IGV opening degree θ. In this function G, when the fuel flow rate F is the no-load operation flow rate F (N), the no-load operation opening angle θ (N) is shown as the IGV opening degree θ. In this function G, when the fuel flow rate F is the minimum load operation flow rate F (L) min, the minimum load operation opening θ (L) min is shown as the IGV opening θ. In this function G, when the fuel flow rate F is, for example, a rated load operation flow rate F (L) r and a maximum load operation flow rate F (L) max, the maximum load operation opening degree θ (L) max is indicated. . In addition, the magnitude relationship of each flow volume demonstrated above is as follows.
0 <F (N) <F (L) min <F (L) r <F (L) max
この関数Gでは、燃料流量Fが0より多く無負荷運転時流量F(N)以下の範囲で、IGV開度θが一定の無負荷運転時開度θ(N)になる。この関数では、燃料流量Fが無負荷運転時流量F(N)より大きく定格負荷運転時流量F(L)r以下のときに、燃料流量の増加に伴ってIGV開度θが増加する。この関数では、燃料流量Fが定格負荷運転時流量F(L)rより大きく最大負荷運転時流量F(L)max以下のときに、IGV開度θが一定の最大負荷運転時開度θ(L)maxである。 In this function G, the IGV opening θ is a constant no-load operation opening θ (N) in a range where the fuel flow rate F is greater than 0 and less than or equal to the no-load operation flow rate F (N). In this function, when the fuel flow rate F is greater than the no-load operation flow rate F (N) and less than or equal to the rated load operation flow rate F (L) r, the IGV opening θ increases as the fuel flow rate increases. In this function, when the fuel flow rate F is larger than the rated load operation flow rate F (L) r and less than the maximum load operation flow rate F (L) max, the IGV opening θ is constant and the maximum load operation opening θ ( L) max.
停止移行制御部107aは、停止条件が成立したときのIGV装置31の駆動を制御する。この停止移行制御部107aの動作については、図4に示すフローチャートを用いて後ほど詳細に説明する。
The stop
次に、制御装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
制御装置100の燃料制御部103は、前述したように、外部からの負荷指令が示す負荷に応じた燃料流量を定める。そして、この燃料制御部103は、この燃料流量が得られる燃料流量調節弁42の開度を定め、この開度を示す信号を燃料流量調節弁42に送る。この結果、燃料流量調節弁42の開度が、燃料制御部103に指示された開度になり、燃焼器40に供給される燃料流量が負荷指令の示す負荷に応じた燃料流量になる。
As described above, the
燃料制御部103は、停止条件が成立したと停止条件判断部102が判断すると、開度0を示す信号を燃料流量調節弁42に送る。この結果、燃焼流量調節弁の開度が0になり、燃焼器40に供給される燃料流量が0になる。すなわち、入力部101が停止指令を受け付けた場合、振動計81が検知した振動の振幅が異常に大きくなった場合、温度計が検知した温度が急低下した場合等には、燃焼器40に供給される燃料流量が0になる。
When the stop
吸気量制御部104の通常吸気量制御部106aは、図4のブローチャートに示すように、ガスタービン10の運転中に、停止条件が成立したと停止条件判断部102が判断しない限り、運転中のガスタービン10の運転状態に応じた目的の吸気量になるよう、吸気量調節器30を制御する(S1:通常吸気量制御工程)。この通常吸気量制御部106aは、燃料制御部103が定めた燃料流量を受け付ける。通常吸気量制御部106aは、図3を参照して説明した関数Gを用いて、燃料制御部103からの燃料流量に応じたIGV開度を定める。そして、通常吸気量制御部106aは、このIGV開度をIGV装置31に送る。この結果、IGV開度が燃料流量に応じた目的の吸気量が得られる開度になる。
The normal intake air
ガスタービン10が運転状態のときに、停止条件判断部102は、常時、停止条件が成立したか否かを判断する(S2)。停止条件が成立していない場合には、通常吸気量制御工程(S1)が継続される。一方、停止条件が成立した場合、停止移行制御部107aが停止移行制御工程(S3)を実行する。
When the
停止移行制御工程(S3)では、停止移行制御部107aにより、第一吸気量減少工程(S4)、吸気量保持条件判断工程(S5)、吸気量保持工程(S6)、解除条件判断工程(S7)、第二吸気量減少工程(S8)が実行される。
In the stop transition control step (S3), the stop
停止移行制御部107aは、停止条件が成立すると、吸気量が減少するよう、IGV装置31を駆動させる(S4:第一吸気量減少工程)。すなわち、停止移行制御部107aは、IGV開度を小さくすることを示す信号をIGV装置31に送る。この結果、IGV開度は、現状のIGV開度から小さくなり、吸気量が減少する。ガスタービン10が運転状態のとき、IGV開度は無負荷運転時開度θ(N)以上である。このため、停止条件が成立した時点でIGV開度は、無負荷運転時開度θ(N)以上である。
When the stop condition is satisfied, the stop
次に、停止移行制御部107aは、第一吸気量減少工程(S4)の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立したか否かを判断する(S5:吸気量保持条件判断工程)。停止移行制御部107aは、この吸気量保持条件が成立したと判断すると、IGV装置31に対して駆動停止を示す信号を送る。この結果、IGV装置31が停止する(S6:吸気量保持工程)。ここで、吸気量保持条件は、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)になることである。よって、この吸気量保持工程(S6)中、IGV開度は、無負荷運転時開度θ(N)に維持される。このため、第一吸気量減少工程(S4)では、現状のIGV開度から無負荷運転時開度θ(N)になるまで、IGV開度を小さくすることになる。
Next, the stop
次に、停止移行制御部107aは、吸気量保持工程(S6)の実行中に、予め定められた解除条件が成立したか否かを判断する(S7:解除条件判断工程)。停止移行制御部107aは、この解除条件が成立したと判断すると、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になるまで、吸気量が減少するよう、IGV装置31を駆動させる(S8:第二流量減少工程)。すなわち、停止移行制御部107aは、解除条件が成立したと判断すると、IGV開度を小さくすることを示す信号をIGV装置31に送り、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になると、IGV装置31に対して駆動停止を示す信号を送る。ここで、解除条件は、圧縮機ロータ21の回転数が、圧縮機20の定格回転数Nrよりも、この定格回転数Nrの2%分の回転数(=Nr×0.02)分だけ低い回転数である解除回転数(=Nr−Nr×0.02)である。
Next, the stop
外部電力系統65の電力周波数が例えば60Hzの場合、ガスタービン10が負荷運転中、発電機ロータ61及びガスタービンロータ11の回転数は、3600rpmになる。このため、この場合、発電機60及びガスタービン10の定格回転数は、3600rpmになる。ガスタービンロータ11は、無負荷運転中でも、基本的に、この定格回転数で回転する。外部電力系統65の電力周波数が例えば60Hzの場合、前述の解除回転数は、3528(=3600−3600×0.02)rpmである。なお、ここでの解除回転数は、(Nr−Nr×0.02)である。しかしながら、この解除回転数は、圧縮機20やタービン50の型式等により、(Nr−Nr×(0.015〜0.08))の範囲内で適宜変更することが好ましい。
When the power frequency of the
よって、吸気量保持工程(S6)の実行中に、回転数計80で検知された回転数が解除回転数(=Nr−Nr×0.02)になると、IGV開度は、無負荷運転時開度θ(N)からガスタービン停止時開度θ(S)になり、その後、このガスタービン停止時開度θ(S)が維持される。
Therefore, when the rotational speed detected by the
以上で停止移行制御工程(S3)が終了する。 The stop transition control step (S3) is thus completed.
次に、ガスタービン10の運転状態の変化に伴う、IGV開度の具体的な変化、修正吸気量及び圧力比とで特定される運転点の具体的な変化について、説明する。
Next, a specific change in the operating point specified by a specific change in the IGV opening, a corrected intake air amount, and a pressure ratio accompanying a change in the operating state of the
まず、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化するときの、IGV開度の変化について、図5を用いて説明する。
First, the change in the IGV opening when the operation state of the
ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態の場合、図5に示すように、IGV開度は最高負荷運転時開度θ(L)maxである。この状態で、時間t=0のときに、入力部101が無負荷運転の指令を受けた場合、又は、入力部101が無負荷を示す負荷指令を外部から受け付けた場合、燃料流量は、燃料制御部103による燃料流量調節弁42の制御により、最大負荷運転時流量F(L)maxから、最小負荷運転時流量F(L)minを経て、無負荷運転時流量F(N)に至る。また、IGV開度は、通常吸気量制御部106aによるIGV装置31の制御により、最大負荷運転時開度θ(L)maxから、最小負荷運転時開度θ(L)minを経て、無負荷運転時開度θ(N)に至る。この結果、ガスタービン10の運転状態は、無負荷運転状態になる。
When the operation state of the
ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化する過程で、IGV開度が最小負荷運転時開度θ(L)minのとき(=燃料流量が最小負荷運転時流量F(L)minのとき)、負荷遮断LRが実行される。すなわち、この過程で、遮断器63が開き、外部電力系統65と発電機60との電気的な接続が断たれる。
When the operation state of the
以上の一連の過程で、ガスタービンロータ11の回転数は、ほぼ定格回転数で一定である。但し、負荷遮断LR時には、ガスタービンロータ11の回転数が多少変化する。
In the above series of processes, the rotational speed of the
ここで、負荷遮断LR後で、ガスタービン10の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、燃焼器40で失火したとする。この場合、排気温度計83で検知される温度が急低下する。このため、停止条件判断部102は、停止条件が成立したと判断する。本実施形態では、停止条件が成立した場合、前述したように、燃料制御部103が燃料流量調節弁42に対して開度0を示す信号を送る。このため、燃焼器40に供給される燃料流量が0になる。また、本実施形態では、停止条件が成立した場合、前述したように、停止移行制御部107aによりIGV開度が制御される。
Here, it is assumed that after the load shedding LR, the
負荷遮断LR後であって、燃焼器40内で燃料の燃焼が行われなくなった以降、ガスタービンロータ11、及びこれに接続されている発電機ロータ61は、慣性力で回転することになる。ガスタービンロータ11、及びこれに接続されている発電機ロータ61は、空気等の抵抗を受けると共に、軸受から摩擦抵抗を受ける。このため、負荷遮断LR後であって、燃焼器40内で燃料の燃焼が行われなくなった以降、ガスタービンロータ11、及びこれに接続されている発電機ロータ61の回転は、時間経過に伴って低下する。
After the load shedding LR, after the fuel is no longer burned in the
仮に、IGV制御部105aが停止移行制御部107aを有しておらず、通常吸気量制御部106aのみを有しているとする。通常吸気量制御部106aは、前述したように、図3を参照して説明した関数Gを用いて、燃料制御部103からの燃料流量に応じたIGV開度を定める。よって、通常吸気量制御部106aは、燃料制御部103が求めた燃料流量が0になると、IGV開度をガスタービン停止時開度θ(S)にする。このため、負荷遮断LR後で、ガスタービン10の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、前述したように、停止条件が成立(ECs)した場合、通常吸気量制御部106aは、IGV開度を、停止条件が成立(ECs)した時点のIGV開度から、図5中の二点鎖線で示すように、直ちにガスタービン停止時開度θ(S)にする。IGV開度は、その後、このガスタービン停止時開度θ(S)に維持される。よって、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化する過程で、停止条件が成立(ECs)した場合、IGV開度は、最高負荷運転時開度θ(L)maxから直ちにガスタービン停止時開度θ(S)になる。
Suppose that the
次に、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化するときの、圧縮機20の運転点の変化について、図7を用いて説明する。
Next, changes in the operating point of the
ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態の場合、圧縮機20の運転点は、サージングラインLsより、圧力比が小さく且つ吸気量が十分に大きい領域内の運転点P(L)maxである。すなわち、最高負荷運転時の圧縮機20の運転点P(L)maxでは、サージングに至るまでのマージであるサージマージンが大きい。
When the operation state of the
この状態で、前述したように、入力部101が無負荷運転の指令を受けた場合、又は、入力部101が無負荷を示す負荷指令を外部から受け付けた場合、IGV開度は、通常吸気量制御部106aによるIGV装置31の制御により、最大負荷運転時開度θ(L)maxから無負荷運転時開度θ(N)に至る。この結果、ガスタービン10は、無負荷運転状態になる。無負荷運転時の圧縮機20の運転点P(N)は、最高負荷運転時の圧縮機20の運転点よりも圧力比が小さく且つ吸気量が小さい運転点になる。無負荷運転時の圧縮機20の運転点P(N)も、サージングラインLsより、圧力比が小さく且つ吸気量が十分に大きい領域内の運転点である。
In this state, as described above, when the
前述したように、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化する過程で、負荷遮断LRが実行される。
As described above, the load cutoff LR is executed in the process in which the operation state of the
ここで、負荷遮断LR後で、ガスタービン10の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、燃焼器40で失火したとする。この場合、前述したように、停止条件判断部102は、停止条件が成立したと判断する。
Here, it is assumed that after the load shedding LR, the
仮に、IGV制御部105aが停止移行制御部107aを有しておらず、通常吸気量制御部106aのみを有しているとする。図5を用いて前述したように、負荷遮断LR後で、ガスタービン10の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、停止条件が成立(ECs)した場合、通常吸気量制御部106aは、IGV開度を、停止条件が成立(ECs)した時点のIGV開度から、直ちにガスタービン停止時開度θ(S)にする。
Suppose that the
IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になった時点の圧縮機20の運転点P(S)0は、無負荷運転時の圧縮機20の運転点よりも圧力比が小さく且つ吸気量が小さい運転点になる。その後、前述したように、IGV開度はガスタービン停止時開度θ(S)に維持される。IGV開度が維持されている場合でも、中間ケーシング15内の圧縮空気は、燃焼器40及びタービン50を経て、外部に徐々に排気される。このため、IGV開度が維持されている場合でも、圧縮機20の吐出圧は徐々に低下する。しかしながら、IGV開度が維持されている場合、圧縮機20の回転数低下に伴う修正吸気量の減少率よりも、圧縮機20の吐出圧の低下率の方が小さい。よって、圧縮機20の運転点は、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)に維持されると、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になった時点の圧縮機20の運転点P(S)0から、図7中の二点鎖線で示すように、修正吸気量の減少よりも圧力比の低下が大きくなる方向に変化する。
The operating point P (S) 0 of the
ところで、IGV開度の変化に対する圧縮機20の吐出圧の変化応答性は低い。これは、圧縮機20からの圧縮空気が流入する中間ケーシング15の容量が大きいからである。このため、IGV開度の変化に伴って修正吸気流量が変化しても、圧縮機20の吐出圧は遅れて変化する。よって、IGV開度が小さくなる側に変化している場合、IGV開度の変化に伴う修正吸気量の減少率よりも、圧力比の低下率の方が小さい。このため、最大負荷運転時開度θ(L)maxから無負荷運転時開度θ(N)になる過程の運転点は、次第にサージングラインLsに近づくことになる。この結果、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になった時点の圧縮機20の運転点P(S)0は、サージマージンが極めて小さい運転点になる。
By the way, the change responsiveness of the discharge pressure of the
従って、IGV開度が最高負荷運転時開度θ(L)maxから直ちにガスタービン停止時開度θ(S)になった場合、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になった時点で、サージングが発生する可能性が生じる。 Therefore, when the IGV opening immediately becomes the opening degree θ (S) when the gas turbine is stopped from the opening degree θ (L) max at the maximum load operation, the IGV opening becomes the opening degree θ (S) when the gas turbine is stopped. At this point, surging may occur.
次に、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合の本実施形態におけるIGV開度の変化について、図6を用いて説明する。
Next, a change in the IGV opening degree in the present embodiment when the stop condition is satisfied in the process in which the operation state of the
IGV開度は、停止条件が成立するまで、図5を用いた説明したIGV開度の変化と同様に変化する。 The IGV opening changes similarly to the change in the IGV opening described with reference to FIG. 5 until the stop condition is satisfied.
停止条件が成立すると、図4を用いて前述したように、IGV装置31を制御する主体が通常吸気量制御部106aから停止移行制御部107aに換わる。
When the stop condition is satisfied, as described above with reference to FIG. 4, the main body that controls the
停止移行制御部107aは、停止条件が成立(ECs)すると、前述したように、吸気量が減少するよう、IGV装置31を駆動させる(S4:第一吸気量減少工程)。すなわち、停止移行制御部107aは、IGV開度を小さくする。停止移行制御部107aは、第一吸気量減少工程(S4)の実行中に、吸気量保持条件が成立(ECr)したか否かを判断する(S5:吸気量保持条件判断工程)。具体的に、停止移行制御部107aは、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)になった否かを判断する。停止移行制御部107aは、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)になったと判断すると、IGV装置31に対して駆動停止を示す信号を送る。この結果、IGV装置31が停止する(S6:吸気量保持工程)。
When the stop condition is satisfied (ECs), the stop
よって、図6に示すように、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立(ECs)した場合、IGV開度は、直ちにガスタービン停止時開度θ(S)に至らず、無負荷運転時開度θ(N)に保持される。
Therefore, as shown in FIG. 6, when the operation condition of the
停止移行制御部107aは、吸気量保持工程(S6)の実行中に、解除条件が成立(ECc)したか否かを判断する(S7:解除条件判断工程)。具体的に、停止移行制御部107aは、圧縮機ロータ21の回転数が、解除回転数(=Nr−Nr×0.02)になったか否かを判断する。停止移行制御部107aは、解除条件が成立(ECc)した、つまり圧縮機ロータ21の回転数が解除回転数になったと判断すると、前述したように、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になるまで、吸気量が減少するよう、IGV装置31を駆動させる(S8:第二流量減少工程)。すなわち、停止移行制御部107aは、IGV開度を、無負荷運転時開度θ(N)からガスタービン停止時開度θ(S)に小さくした後、このガスタービン停止時開度θ(S)に維持する。
The stop
次に、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合の本実施形態における圧縮機20の運転点の変化について、図8を用いて説明する。
Next, the change of the operating point of the
停止移行制御部107aは、停止条件が成立(ECs)すると、前述したように、IGV開度を、停止条件が成立(ECs)した時点のIGV開度から無負荷運転時開度θ(N)に小さくする(S4:第一吸気量減少工程)。このため、圧縮機20の運転点は、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)になるまで、図6を用いた説明した運転点の変化と同様に変化する。
When the stop condition is satisfied (ECs), the stop
停止移行制御部107aは、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)になると、IGV開度をこの無負荷運転時開度θ(N)に維持する(S6:吸気量保持工程)。
When the IGV opening becomes the no-load operation opening θ (N), the stop
前述したように、IGV開度が維持されている場合、圧縮機20の運転点は、修正吸気量の減少よりも圧力比の低下が大きくなる方向に変化する。このため、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)に維持されると、圧縮機20の運転点は、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)になった時点の運転点P(N)から、修正吸気量の減少よりも圧力比の低下が大きくなる方向に変化する。つまり、吸気量保持工程(S5)の実行により、圧縮機20の運転点は、サージングラインLsから遠ざかる方向に変化する。
As described above, when the IGV opening is maintained, the operating point of the
停止移行制御部107aは、解除条件が成立(ECc)すると、つまり圧縮機ロータ21の回転数が解除回転数になると、IGV開度をガスタービン停止時開度θ(S)になるまで小さくする。(S8:第二流量減少工程)。IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)からガスタービン停止時開度θ(S)に小さくなると、圧縮機20の運転点は、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)で且つ圧縮機ロータ21の回転数が解除回転数になったときの運転点P(N)1から、前述したIGV開度が小さくなったときと同様に変化する。
When the release condition is satisfied (ECc), that is, when the rotation speed of the
IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になり、この無負荷運転時開度θ(N)に維持されると、圧縮機20の運転点は、IGV開度がガスタービン停止時開度θ(S)になった時点の運転点P(S)1から、前述したIGV開度が維持されているときと同様に、サージングラインLsから遠ざかる方向に変化する。
If the IGV opening becomes the opening θ (S) when the gas turbine is stopped and is maintained at the opening θ (N) during no-load operation, the operating point of the
以上のように、本実施形態では、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立しても、サージングラインLsに対する運転点のマージンが小さくなる前に、IGV開度を無負荷運転時開度θ(N)に一時的に維持するため、運転点をサージングラインLsから遠ざけることができる。よって、本実施形態では、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立しても、サージングの発生を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the operating point margin for the surging line Ls even when the stop condition is satisfied in the process in which the operating state of the
ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立したとき、IGV開度を停止条件が成立した時点のIGV開度に維持しても、サージングの発生を抑えることができる。IGV開度を停止条件が成立した時点のIGV開度は、無負荷運転時開度θ(N)より大きい。このため、IGV開度を停止条件が成立した時点で、ガスタービン10を通過する空気の流量は、IGV開度が無負荷運転時開度θ(N)のときに、ガスタービン10を通過する空気の流量より多い。一方、本実施形態では、IGV開度を、停止条件が成立した時点のIGV開度から無負荷運転時開度θ(N)にまで小さくしてから、この無負荷運転時開度θ(N)に維持する。このため、本実施形態の方が、IGV開度を停止条件が成立した時点のIGV開度に維持した場合よりも、ガスタービン10を通過する空気の流量が少ない。言い換えると、本実施形態の方が、IGV開度を停止条件が成立した時点のIGV開度に維持した場合よりも、ガスタービンロータ11の慣性回転でガスタービン10内を流れようとする空気の流れを強制的に抑えていることになる。従って、本実施形態では、停止条件が成立した以降におけるガスタービンロータ11の回転数の低下を促進することができ、短時間のうちにガスタービン10を停止状態にすることができる。
Even if the IGV opening is maintained at the IGV opening at the time when the stop condition is satisfied when the stop condition is satisfied while the operation state of the
以上では、ガスタービン10の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合について詳細に説明した。しかしながら、本実施形態では、図4のフローチャートを用いて説明したように、最高負荷運転中に停止条件が成立しても、最小負荷運転中に停止条件が成立しても、IGV開度を無負荷運転時開度θ(N)にまで小さくしてから、この無負荷運転時開度θ(N)に維持する。このため、本実施形態では、ガスタービン10の運転状態がいかなる状態で停止条件が成立しても、圧縮機20でのサージングの発生を抑えることができると共に、ガスタービン10を短時間のうちに停止状態にすることができる。
The case where the stop condition is satisfied in the process in which the operation state of the
また、本実施形態では、吸気量保持工程(S6)で、IGV開度を無負荷運転時開度θ(N)に維持する。この無負荷運転時開度θ(N)は、ガスタービン10を意図的に無負荷運転状態するときのIGV開度と同じである。このため、吸気量保持工程(S6)でのガスタービン10における各種状態の一部が、無負荷運転状態のガスタービン10における各種状態の一部と一致することなる。このため、本実施形態では、吸気量保持工程(S6)における制御装置100やオペレータの負担を軽減することができる。
In the present embodiment, the IGV opening is maintained at the no-load operation opening θ (N) in the intake air amount holding step (S6). The opening degree θ (N) during no-load operation is the same as the IGV opening degree when the
また、以上では、燃焼器40で失火が起こった場合のガスタービン10の停止方法について説明した。しかしながら、本実施形態の停止条件には、ガスタービン10で生じた以上のような事象が起こった場合のみならず、ガスタービンプラントのオペレータが停止指令を制御装置100に入力した場合や、ガスタービンプラント外からの停止指令を制御装置100が受け付けた場合も含まれる。したがって、本実施形態では、各種事象により、ガスタービン10を停止する場合でも、圧縮機20でのサージングの発生を抑えることができると共に、ガスタービン10を短時間のうちに停止状態にすることができる。
Further, the method for stopping the
「第二実施形態」
図10及び図11を用いて、第一実施形態としてのガスタービンプラントについて説明する。
"Second embodiment"
The gas turbine plant as the first embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
本実施形態のガスタービンプラントも、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、図10に示すように、ガスタービン10aと、発電機60と、制御装置100aと、を備えている。また、本実施形態のガスタービン10aも、第一実施形態のガスタービン10と同様、圧縮機20aと、燃焼器40と、タービン50と、を備えている。本実施形態の圧縮機20aの吸気量調節器30aは、第一実施形態の吸気量調節器30と同様、IGV装置31を有する。但し、本実施形態の吸気量調節器30aは、さらに、複数の可変静翼装置35を有する。
Similarly to the gas turbine plant of the first embodiment, the gas turbine plant of the present embodiment also includes a
可変静翼装置35は、圧縮機ケーシング24内の空気流路中であって、複数の可変静翼(以下、VV:Variable Vane)と、複数のVV36を変位させる翼駆動機構37と、を有する。複数のVV36は、複数の動翼列23の間のうちで、いずれかの間に配置されている。複数のVV36は、周方向Dcに並んでいる。翼駆動機構37は、軸線Arから径方向Drに延びる複数のVV36毎の翼回転軸を中心として、各VV36を回転させ、各VV36の開度を変える。すなわち、VV装置35は、軸線方向Daにおける翼の位置がIGV装置31の軸線方向Daの翼の位置が異なることを除いて、IGV装置31と基本構造が同じである。
The variable
本実施形態では、複数のVV装置35のうち、第一VV装置35aの複数のVV36は、複数の動翼列23のうち、最も軸線上流側Dauに第一動翼列23aと、この第一動翼例23aに対して軸線下流側Dadに隣接する第二動翼列23bとの間に配置されている。また、第二VV装置35bの複数のVV36は、第二動翼列23bと、この第二動翼例23bに対して軸線下流側Dadに隣接する第三動翼列23cとの間に配置されている。
In the present embodiment, among the plurality of
本実施形態の制御装置100aは、第一実施形態の制御装置100と同様、図11に示すように、入力部101と、停止条件判断部102と、燃料制御部103と、吸気量制御部104aと、を有する。本実施形態の吸気量制御部104aは、第一実施形態の吸気量制御部104と同様、IGV制御部105aを有する。本実施形態の吸気量制御部104aは、さらに、VV制御部105bを有する。
Similar to the
IGV制御部105aは、通常吸気量制御部106aと、停止移行制御部107aと、を有する。このIGV制御部105aの通常吸気量制御部106aは、停止条件が成立していないときのIGV装置31の駆動を制御する。このIGV制御部105aの通常吸気量制御部106aも、第一実施形態の通常吸気量制御部106aと同様、燃料流量とIGV開度との関係を定めた関数を用いて、燃料制御部103が定めた燃料流量に応じたIGV開度を定める。但し、このIGV制御部105aの通常吸気量制御部106aが用いる関数は、VV装置35が存在することを前提として、燃料流量とIGV開度との関係を定めた関数である。このため、このIGV制御部105aの通常吸気量制御部106aが用いる関数で定められる、例えば無負荷運転時開度θ(N)と、第一実施形態の通常吸気量制御部106aが用いる関数で定められる無負荷運転時開度θ(N)とは、実際のIGV開度が異なる場合がある。停止移行制御部107aは、停止条件が成立したときのIGV装置31の駆動を制御する。このIGV制御部105aの停止移行制御部107aは、第一実施形態の停止移行制御部107aと同様に動作する。
The
VV制御部105bも、IGV制御部105aと同様に、通常吸気量制御部106bと、停止移行制御部107bと、を有する。このVV制御部105bの通常吸気量制御部106bは、停止条件が成立していないときのVV装置35の駆動を制御する。このVV制御部105bの通常吸気量制御部106bも、第一実施形態の通常吸気量制御部106aと同様、燃料流量とVV開度との関係を定めた関数を用いて、燃料制御部103が定めた燃料流量に応じたVV開度を定める。但し、このVV制御部105bの通常吸気量制御部106bが用いる関数は、IGV装置31が存在することを前提として、燃料流量とVV開度との関係を定めた関数である。停止移行制御部107bは、停止条件が成立したときのVV装置35の駆動を制御する。このVV制御部105bの停止移行制御部107bは、第一実施形態の停止移行制御部107aと同様に動作する。
Similarly to the
次に、本実施形態の制御装置100aの動作について説明する。
Next, the operation of the
制御装置100aの燃料制御部103は、第一実施形態の燃料制御部103と同様に動作する。すわわち、この燃料制御部103も、燃焼器40に供給する燃料流量を外部からの負荷指令が示す負荷に応じた燃料流量にする。また、この燃料制御部103も、停止条件が成立すると、燃焼器40に供給する燃料流量を0にする。
The
また、吸気量制御部104aのIGV制御部105a及びVV制御部105bは、第一実施形態のIGV制御部105aと同様に動作する。すなわち、IGV制御部105aの通常吸気量制御部106a及びVV制御部105bの通常吸気量制御部106bは、ガスタービン10aの運転中に、停止条件が成立していない限り、運転中のガスタービン10aの運転状態に応じた目的の吸気量になるよう、吸気量調節器30aを制御する(S1:通常吸気量制御工程)。IGV制御部105aの通常吸気量制御部106aは、燃料制御部103が求めた燃料流量に応じたIGV開度を定め、このIGV開度をIGV装置31に送る。また、VV制御部105bの通常吸気量制御部106bは、燃料制御部103が求めた燃料流量に応じたVV開度を定め、このVV開度をVV装置35に送る。また、IGV制御部105aの停止移行制御部107a及びVV制御部105bの停止移行制御部107bは、停止条件が成立した場合、第一実施形態の停止移行制御部107aと同様に、第一吸気量減少工程(S4)、吸気量保持条件判断工程(S5)、吸気量保持工程(S6)、解除条件判断工程(S7)、第二吸気量減少工程(S8)を実行する。
Further, the
よって、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、ガスタービン10aを停止する場合、圧縮機20aでのサージングの発生を抑えることができると共に、ガスタービン10aを短時間のうちに停止状態にすることができる。
Therefore, also in this embodiment, when the
なお、VV装置35の駆動タイミング及び駆動量は、IGV装置31の駆動タイミング及び駆動量と対応してもよいが、IGV装置31の駆動タイミング及び駆動量と対応しなくてもよい。すなわち、VV制御部105bの停止移行制御部107bの動作がIGV制御部105aの停止移行制御部107aの動作と結果として連動してもよいが、VV制御部105bの停止移行制御部107bの動作がIGV制御部105aの停止移行制御部107aの動作と連動しなくてもよい。例えば、吸気量保持条件が成立した場合、VV制御部105bの停止移行制御部107bがVV開度を無負荷運転時開度に維持すると共に、IGV制御部105aの停止移行制御部107aがIGV開度を無負荷運転時開度θ(N)に維持する。しかしながら、吸気量保持条件が成立した場合、吸気量調節器30aが全体として無負荷運転時状態になれば、VV開度及びIGV開度を無負荷運転時開度にしなくてもよい。このように、VV制御部105bの停止移行制御部107bとIGV制御部105aの停止移行制御部107aとを統合的に管理することで、VV制御部105bの停止移行制御部107bの動作とIGV制御部105aの停止移行制御部107aの動作とを連動させなくてもよい。VV制御部105bの停止移行制御部107bの動作とIGV制御部105aの停止移行制御部107aの動作とを連動させない場合、維持すべきIGV開度と維持すべきVV開度とを適宜変更し、さらに、IGV開度の維持タイミングやVV開度の維持タイミングを適宜変更することで、サージングの発生可能性をより低くすることや、ガスタービン10aの停止時間をより短くすることができる。
The drive timing and drive amount of the
「第三実施形態」
図12及び図13を用いて、第一実施形態としてのガスタービンプラントについて説明する。
"Third embodiment"
The gas turbine plant as the first embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
本実施形態のガスタービンプラントは、図12に示すように、第二実施形態のガスタービンプラントに、複数の抽気機構70を追加したプラントである。複数の抽気機構70は、いずれも、圧縮機ケーシング24内から空気を抽気して圧縮機ケーシング24外に排気する機構である。本実施形態のガスタービンプラントは、前段抽気機構70aと中間段抽気機構70bと後段抽気機構70cを備える。
As shown in FIG. 12, the gas turbine plant of this embodiment is a plant in which a plurality of extraction mechanisms 70 are added to the gas turbine plant of the second embodiment. Each of the plurality of extraction mechanisms 70 is a mechanism for extracting air from the
各抽気機構70は、いずれも、抽気ライン71と、この抽気ライン71から分岐している冷却空気ライン73と、抽気ライン71に設けられている抽気弁72及び圧力計75と、冷却空気ライン73に設けられている冷却空気弁74と、を備えている。 Each of the bleed mechanisms 70 has a bleed line 71, a cooling air line 73 branched from the bleed line 71, a bleed valve 72 and a pressure gauge 75 provided in the bleed line 71, and a cooling air line 73. The cooling air valve 74 is provided.
圧縮機ケーシング24で、軸線上流側Dauの段(前方段)に相当する位置には、前段抽気口28aが形成されている。圧縮機ケーシング24で、軸線方向Daにおける中間の段(中間段)に相当する位置には、中間段抽気口28bが形成されている。圧縮機ケーシング24で、軸線下流側Dadの段(後方段)に相当する位置には、後段抽気口28cが形成されている。前段抽気口28aには、前段抽気機構70aの前段抽気ライン71aが接続されている。中間段抽気口28bには、中間段抽気機構70bの中間段抽気ライン71bが接続されている。後段抽気口28cには、後段抽気機構70cの後段抽気ライン71cが接続されている。各抽気ライン71a,71b,71cは、いずれも、タービンケーシング54の抽気排気口58に接続されている。この抽気排気口58は、タービンケーシング54中で、タービン50の最終動翼列53aよりも軸線下流側Dadの位置である。
In the
後段冷却空気ライン73aは、前段抽気ライン71aから分岐している。この後段冷却空気ライン73aは、タービンケーシング54中で、軸線下流側Dauの段(後方段)に相当する位置に接続されている。後段冷却空気弁74aは、この後段冷却空気ライン73aに設けられている。また、前段抽気弁72aは、前段抽気ライン71a中であって、後段冷却空気ライン73aの分岐位置よりも、空気流れの下流側に設けられている。前段抽気ライン71a中であって、後段冷却空気ライン73aの分岐位置よりも、空気流れの上流側には、この前段抽気ライン71a中の圧力を検知する前段圧力計75aが設けられている。中間段冷却空気ライン73bは、中間段抽気ライン71bから分岐している。この中間段冷却空気ライン73bは、タービンケーシング54中で、軸線方向Daにおける中間の段(中間段)に相当する位置に接続されている。中間段冷却空気弁74bは、この中間段冷却空気ライン73bに設けられている。また、中間段抽気弁72bは、中間段抽気ライン71b中であって、中間段冷却空気ライン73bの分岐位置よりも、空気流れの下流側に設けられている。中間段抽気ライン71b中であって、中間段冷却空気ライン73bの分岐位置よりも、空気流れの上流側には、この中間段抽気ライン71b中の圧力を検知する中間段圧力計75bが設けられている。前段冷却空気ライン73cは、後段抽気ライン71cから分岐している。この前段冷却空気ライン73cは、タービンケーシング54中で、軸線上流側Dauの段(前方段)に相当する位置に接続されている。前段冷却空気弁74cは、前段冷却空気ライン73cに設けられている。また、後段抽気弁72cは、後段抽気ライン71c中であって、前段冷却空気ライン73cの分岐位置よりも、空気流れの下流側に設けられている。後段抽気ライン71c中であって、前段冷却空気ライン73cの分岐位置よりも、空気流れの上流側には、この後段抽気ライン71c中の圧力を検知する後段圧力計75cが設けられている。
The rear
本実施形態の制御装置100bは、図13に示すように、第二実施形態の制御装置100aと同様、入力部101と、停止条件判断部102と、燃料制御部103と、吸気量制御部104aと、を有する。本実施形態の制御装置100bは、さらに、抽気制御部108を有する。抽気制御部108は、後段冷却空気弁74a、前段抽気弁72a、中間段冷却空気弁74b、中間段抽気弁72b、前段冷却空気弁74c、及び後段抽気弁72cの動作を制御する。この抽気制御部108は、IGV開度、VV開度や、圧縮機20aの回転数等に応じて、これらの弁の動作を制御する。
As shown in FIG. 13, the
停止条件が成立して、IGV開度やVV開度が無負荷運転時開度になった以降、つまり、吸気量保持工程(S6)以降でも、圧縮機20aの構成によっては、圧縮機ケーシング24内の一部でサージング発生の可能性が高まる場合がある。本実施形態では、このような場合に、後段冷却空気弁74a、前段抽気弁72a、中間段冷却空気弁74b、中間段抽気弁72b、前段冷却空気弁74c、及び後段抽気弁72cの動作を制御して、サージング発生を抑える。
Even after the stop condition is satisfied and the IGV opening or the VV opening becomes the opening during no-load operation, that is, after the intake air amount holding step (S6), depending on the configuration of the
例えば、吸気量保持工程(S6)中であって、IGV開度やVV開度が無負荷運転時開度になった時点では、図12に示すように、圧縮機20aの後方段Srや中間段Smでサージング発生の可能性が高まる場合がある。圧縮機20aの後方段Srでサージング発生の可能性が高まる場合、後方段Srを通過する空気の流量を多くするために、後段冷却空気弁74a、前段抽気弁72a、中間段冷却空気弁74b、中間段抽気弁72b、前段冷却空気弁74c、及び後段抽気弁72cの全てを閉にする。また、圧縮機20aの中間段Smでサージング発生の可能性が高まる場合、中間段Smを通過する空気の流量を多くするために、後段冷却空気弁74a、前段抽気弁72a、中間段冷却空気弁74b、中間段抽気弁72b、及び前段冷却空気弁74cを閉にし、後段抽気弁72cを開にする(第一抽気工程)。各抽気ライン71が接続されているタービンケーシング54の抽気排気口58が形成されている位置の圧力は、圧縮機ケーシング24の各位置での圧力、及び中間ケーシング15内の圧力よりも低い。このため、後段抽気弁72cが開くと、圧縮機ケーシング24内の中間段Sm付近に存在する空気が、後段抽気ライン71cを経て、外部に排気される。この結果、圧縮機ケーシング24内の中間段Sm付近での流量が増加し、中間段Smでのサージング発生を抑えることができる。
For example, during the intake air amount holding step (S6), when the IGV opening or the VV opening becomes the no-load operation opening, as shown in FIG. 12, the rear stage Sr or middle of the
抽気制御部108は、吸気量制御部104aから、停止条件が成立したこと、及び吸気量調節器30aが無負荷運転時状態になったことを受け付けることで、第一抽気工程を実行する。また、抽気制御部108は、解除条件が成立すると、後段抽気弁72cを閉じる。つまり、抽気制御部108は、解除条件が成立すると、後段抽気弁72cを閉じる等で、第一抽気工程を終了する。
The
図3を用いて説明したように、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、サージングラインLs上で、回転数に対応したチョークラインLcとの交点の位置は、修正吸気量が少なくなる側にシフトする。すなわち、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、サージングが発生し得る運転点の圧力比及び吸気量が小さくなる。このため、ガスタービン用の圧縮機では、定格回転数の40%〜60%の回転数のあたりで、サージング発生の可能性が高まる場合がある。この場合のサージング発生は、圧縮機の前方段Sfになる。圧縮機20aの前方段Sfでサージング発生の可能性が高まる場合、前方段Sfを通過する空気の流量を多くするために、後段冷却空気弁74a、中間段冷却空気弁74b、中間段抽気弁72b、前段冷却空気弁74c、及び後段抽気弁72cを閉にし、前段抽気弁72aを開にする(第二抽気工程)。また、必要に応じて、中間段抽気弁72bを開にする。この結果、圧縮機ケーシング24内の前方段Sf付近に存在する空気が、前段抽気ライン71aを経て、外部に排気され、前方段Sfでのサージング発生を抑えることができる。
As described with reference to FIG. 3, as the rotational speed of the compressor decreases, the position of the intersection with the choke line Lc corresponding to the rotational speed on the surging line Ls is the side where the corrected intake air amount decreases. Shift to. That is, as the rotation speed of the compressor decreases, the pressure ratio and intake air amount at the operating point where surging can occur are reduced. For this reason, in a compressor for a gas turbine, the possibility of occurrence of surging may increase around the rotational speed of 40% to 60% of the rated rotational speed. In this case, surging occurs in the front stage Sf of the compressor. When the possibility of surging increases at the front stage Sf of the
抽気制御部108は、吸気量制御部104aから第二吸気量減少工程(S8)が終了したことを受け付け、且つ、回転数で検知された回転数が定格回転数の例えば60%〜40%になったことで、第二抽気工程を実行する。また、抽気制御部108は、回転数で検知された回転数が定格回転数の例えば30%になると、前段段抽気弁72aを閉じる。つまり、抽気制御部108は、回転数で検知された回転数が定格回転数の例えば30%になると、第二抽気工程を終了する。
The
以上のように、本実施形態では、吸気量保持工程(S6)以降において、圧縮機ケーシング24内の一部でのサージング発生を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of surging in a part of the
なお、本実施形態では、圧縮機20aの回転数に応じて、抽気弁72の開閉を行うが、対応する抽気ライン71の圧力に応じて、抽気弁72の開閉を行うようにしてもよい。また、本実施形態のガスタービンプラントは、第二実施形態のガスタービンプラントに抽気機構70を追加したプラントである。しかしながら、第一実施形態のガスタービンプラントに抽気機構70を追加し、この抽気機構70を以上と同様に制御してもよい。
In the present embodiment, the bleed valve 72 is opened / closed according to the rotational speed of the
「変形例」
以上の実施形態の吸気量保持工程(S6)では、吸気量調節器30,30aを無負荷運転時状態に維持する。しかしながら、吸気量保持工程では、吸気量調節器30,30aを、無負荷運転時状態と最小負荷運転時状態との間の状態に維持してもよい。この場合、圧縮機のサージング発生を抑えることができるものの、ガスタービンロータ11が停止状態になるまでの時間が以上の実施形態よりも長くなる。このため、吸気量保持工程では、吸気量調節器30,30aを、無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態に維持する場合でも、無負荷運転時状態と最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも最小負荷運転時状態側の状態であることが好ましい。
"Modification"
In the intake air amount holding step (S6) of the above embodiment, the intake
以上の実施形態では、圧縮機の回転数が解除回転数になったことを解除条件にしている。しかしながら、吐出圧計82で検知された吐出圧が解除吐出圧になったことを解除条件にしてもよい。この場合、IGV開度により定まる修正吸気量と圧縮機の回転数とから、サージマージンが大きい運転点を定め、この運転点における圧力比から定まる吐出圧を解除吐出圧とする。
In the above embodiment, the release condition is that the rotation speed of the compressor becomes the release rotation speed. However, the release condition may be that the discharge pressure detected by the
10,10a:ガスタービン
11:ガスタービンロータ
14:ガスタービンケーシング
15:中間ケーシング
20,20a:圧縮機
21:圧縮機ロータ
22:ロータ軸
23:動翼列
24:圧縮機ケーシング
25:吸気口
26:吐出口
27:静翼列
28a:前段抽気口
28b:中間段抽気口
28c:後段抽気口
30,30a:吸気量調節器
31:入口案内翼装置(IGV装置)
32:入口案内翼(IGV)
33:翼駆動機構
35:可変静翼装置(VV装置)
36:可変静翼(VV)
37:翼駆動機構
40:燃焼器
41:燃料ライン
42:燃料流量調節弁
50:タービン
51:タービンロータ
52:ロータ軸
53:動翼列
54:タービンケーシング
57:静翼列
58:抽気排気口
60:発電機
61:発電機ロータ
62:電源線
63:遮断器
64:変圧器
65:外部電力系統
70:抽気機構
70a:前段抽気機構
70b:中間段抽気機構
70c:後段抽気機構
71:抽気ライン
71a:前段抽気ライン
71b:中間段抽気ライン
71c:後段抽気ライン
72:抽気弁
72a:前段抽気弁
72b:中間段抽気弁
72c:後段抽気弁
73:冷却空気ライン
73a:後段冷却空気ライン
73b:中間段冷却空気ライン
73c:前段冷却空気ライン
74:冷却空気弁
74a:後段冷却空気弁
74b:中間段冷却空気弁
74c:前段冷却空気弁
75:圧力計
75a:前段圧力計
75b:中間段圧力計
75c:後段圧力計
80:回転数計
81:振動計
82:吐出圧計
83:排気温度計
100,100a,100b:制御装置
101:入力部
102:停止条件判断部
103:燃料制御部
104,104a:吸気量制御部
105a:IGV制御部
106a:通常吸気量制御部
107a:停止移行制御部
105b:VV制御部
106b:通常吸気量制御部
107b:停止移行制御部
108:抽気制御部
Ar:軸線
Da:軸線方向
Dau:軸線上流側
Dad:軸線下流側
Dc:周方向
Dr:径方向
10, 10a: Gas turbine 11: Gas turbine rotor 14: Gas turbine casing 15: Intermediate casing 20, 20a: Compressor 21: Compressor rotor 22: Rotor shaft 23: Rotor blade row 24: Compressor casing 25: Inlet 26 : Discharge port 27:
32: Inlet guide vane (IGV)
33: Blade drive mechanism 35: Variable stationary blade device (VV device)
36: Variable vane (VV)
37: Blade drive mechanism 40: Combustor 41: Fuel line 42: Fuel flow rate adjustment valve 50: Turbine 51: Turbine rotor 52: Rotor shaft 53: Rotor blade row 54: Turbine casing 57: Stator blade row 58: Extraction exhaust port 60 : Generator 61: Generator rotor 62: Power line 63: Circuit breaker 64: Transformer 65: External power system 70: Extraction mechanism 70a: Pre-stage extraction mechanism 70b: Intermediate-stage extraction mechanism 70c: Sub-stage extraction mechanism 71: Extraction line 71a : Pre-stage extraction line 71b: Intermediate-stage extraction line 71c: Sub-stage extraction line 72: Extraction valve 72a: Pre-stage extraction valve 72b: Intermediate-stage extraction valve 72c: Sub-stage extraction valve 73: Cooling air line 73a: Sub-stage cooling air line 73b: Intermediate stage Cooling air line 73c: front stage cooling air line 74: cooling air valve 74a: rear stage cooling air valve 74b: intermediate stage cooling air valve 74c: front stage cooling Gas valve 75: Pressure gauge 75a: Pre-stage pressure gauge 75b: Intermediate-stage pressure gauge 75c: Rear-stage pressure gauge 80: Revolution meter 81: Vibrometer 82: Discharge pressure gauge 83: Exhaust thermometers 100, 100a, 100b: Controller 101: Input unit 102: Stop condition determining unit 103: Fuel control unit 104, 104a: Intake amount control unit 105a: IGV control unit 106a: Normal intake amount control unit 107a: Stop transition control unit 105b: VV control unit 106b: Normal intake amount control Unit 107b: stop transition control unit 108: bleed control unit Ar: axis Da: axial direction Dau: axis upstream Dad: axis downstream Dc: circumferential direction Dr: radial direction
Claims (19)
前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有するガスタービンの停止方法において、
予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御工程と、
前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、
前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、
前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、
を実行するガスタービンの停止方法。 A compressor that compresses air; a combustor that generates fuel by burning fuel in the air compressed by the compressor; and a turbine that is driven by the combustion gas,
A compressor rotor in which the compressor rotates about an axis; a compressor casing that covers an outer peripheral side of the compressor rotor; and an intake air amount regulator that adjusts an intake air amount of air flowing into the compressor casing; In a method for stopping a gas turbine,
A normal intake air amount control step of driving the intake air amount regulator so that the intake air amount becomes a target intake air amount when a predetermined stop condition is not satisfied;
A first intake air amount reduction step of driving the intake air amount regulator so that the intake air amount decreases when the stop condition is satisfied;
An intake air amount holding step for stopping driving of the intake air amount regulator when a predetermined intake air amount holding condition is satisfied during execution of the first intake air amount decreasing step;
When a predetermined release condition is satisfied during execution of the intake air amount holding step, the intake air amount controller is driven so that the intake air amount decreases until the intake air amount adjuster enters a gas turbine stop state. A second intake air amount reduction step to be performed;
To stop the gas turbine.
前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、
前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になること、である、
ガスタービンの停止方法。 The method for stopping a gas turbine according to claim 1,
The intake air amount adjuster includes a maximum load operation state when a maximum load is applied to the gas turbine, a minimum load operation state when a minimum load is applied to the gas turbine, and a load on the gas turbine. A state at the time of no-load operation when it is not applied, a state when the gas turbine is stopped, and a state between these states,
The no-load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the gas turbine stop state,
The minimum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the no-load operation state,
The maximum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the minimum load operation state,
The intake air amount holding condition is that the intake air amount controller is in the no-load operation state or a state between the no-load operation state and the minimum load operation state. ,
How to stop a gas turbine.
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることである、
ガスタービンの停止方法。 The method for stopping a gas turbine according to claim 2,
The intake air amount holding condition is a state between the no-load operation state and the minimum load operation state when the intake air amount adjuster is in the no-load operation state and the minimum load operation state. It is to become a state on the state side during the minimum load operation than the intermediate state between
How to stop a gas turbine.
前記解除条件は、前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることである、
ガスタービンの停止方法。 In the gas turbine stop method according to any one of claims 1 to 3,
The release condition is that the rotational speed of the compressor rotor is lower than the rated rotational speed of the compressor by a rotational speed corresponding to a predetermined ratio with respect to the rated rotational speed.
How to stop a gas turbine.
前記解除条件は、前記圧縮機の吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことである、
ガスタービンの停止方法。 In the gas turbine stop method according to any one of claims 1 to 3,
The release condition is that the discharge pressure of the compressor is reduced to a predetermined release discharge pressure.
How to stop a gas turbine.
前記圧縮機は、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、を有し、
前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、
前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、
前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼段のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、
前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有する、
ガスタービンの停止方法。 In the gas turbine stop method according to any one of claims 1 to 5,
The compressor has a compressor rotor shaft that is long in an axial direction in which the axis extends around the axis, and a plurality of motions that are fixed to the compressor rotor shaft side by side in the axial direction. A cascade, and
In the compressor casing, an intake port is formed at an end on the upstream side of the axis that is one side in the axial direction, and a discharge port is formed at an end on the downstream side of the axis that is opposite to the upstream side of the axis,
The intake air amount adjuster has at least the inlet guide blade device among an inlet guide blade device and a variable stationary blade device,
The inlet guide vane device is disposed in the air flow path in the compressor casing, and is arranged on the upstream side of the first moving blade row on the most upstream side of the plurality of moving blade stages, An inlet guide vane attached to the compressor casing, and a blade drive mechanism for displacing the inlet guide vane,
The variable stationary blade device is disposed in any one of a plurality of blade rows in an air flow path in the compressor casing, and is attached to the compressor casing. A stationary blade, and a blade driving mechanism that displaces the stationary blade,
How to stop a gas turbine.
前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、
前記吸気量保持工程では、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態が異なる、
ガスタービンの停止方法。 The method for stopping a gas turbine according to claim 6, wherein
The intake air amount regulator has the inlet guide vane device and the variable stator vane device,
In the intake amount holding step, the driving state of the inlet guide vane device and the variable stator vane device is different.
How to stop a gas turbine.
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、
前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する、
ガスタービンの停止方法。 In the gas turbine stop method according to any one of claims 1 to 7,
An extraction mechanism for extracting air from the compressor casing and exhausting the air out of the compressor casing;
After the intake amount holding step, the extraction step of exhausting air from the compressor casing by the extraction mechanism is performed.
How to stop a gas turbine.
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、
複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、
前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行し、
前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含む、
ガスタービンの停止方法。 In the gas turbine stop method according to any one of claims 1 to 7,
A plurality of extraction mechanisms for extracting air from the compressor casing and exhausting it out of the compressor casing;
The plurality of bleed mechanisms are different from each other in the axial direction in the bleed positions for extracting air from the compressor casing,
After the intake amount holding step, execute a bleed step of exhausting air from the compressor casing by any one of the bleed mechanisms.
In the extraction step, air is exhausted from the compressor casing by a subsequent extraction mechanism whose extraction position is the most downstream in the axial direction among the plurality of extraction mechanisms during the intake amount holding step. In the remaining bleed mechanisms, after performing the first bleed process that does not exhaust air from the compressor casing and the second intake air amount decrease process, among the multiple bleed mechanisms, among the multiple bleed mechanisms, A second extraction step in which air is exhausted from inside the compressor casing by a pre-stage air extraction mechanism whose upstream position is in the axial direction in the axial direction, and in the remaining extraction mechanisms, air is not exhausted from the compressor casing; including,
How to stop a gas turbine.
前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する、
ガスタービンの制御装置において、
予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、
前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、
を有し、
前記停止移行制御部は、
前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、
前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、
前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、
を実行する、
ガスタービンの制御装置。 A compressor for compressing air;
A combustor that generates a combustion gas by burning fuel in air compressed by the compressor;
A turbine driven by the combustion gas;
With
A compressor rotor in which the compressor rotates about an axis; a compressor casing that covers an outer peripheral side of the compressor rotor; and an intake air amount regulator that adjusts an intake air amount of air flowing into the compressor casing; Having
In a gas turbine control device,
A normal intake air amount control unit that drives the intake air amount regulator so that the intake air amount becomes a target intake air amount when a predetermined stop condition is not satisfied;
When the stop condition is satisfied, a stop transition control unit that drives the intake air amount controller according to the condition;
Have
The stop transition control unit is
A first intake air amount reduction step of driving the intake air amount regulator so that the intake air amount decreases when the stop condition is satisfied;
An intake air amount holding step for stopping driving of the intake air amount regulator when a predetermined intake air amount holding condition is satisfied during execution of the first intake air amount decreasing step;
When a predetermined release condition is satisfied during execution of the intake air amount holding step, the intake air amount controller is driven so that the intake air amount decreases until the intake air amount adjuster enters a gas turbine stop state. A second intake air amount reduction step to be performed;
Run the
Control device for gas turbine.
前記ガスタービンを制御する制御装置と、
を備え、
前記ガスタービンは、
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有し、
前記制御装置は、
予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の空気吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、
前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、
を有し、
前記停止移行制御部は、
前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、
前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、
前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、
を実行する、
ガスタービンプラント。 A gas turbine,
A control device for controlling the gas turbine;
With
The gas turbine is
A compressor for compressing air;
A combustor that generates a combustion gas by burning fuel in air compressed by the compressor;
A turbine driven by the combustion gas;
With
The compressor includes a compressor rotor that rotates about an axis, a compressor casing that covers an outer peripheral side of the compressor rotor, and an intake air amount controller that adjusts an intake air amount of air flowing into the compressor casing; Have
The control device includes:
A normal intake air amount control unit that drives the intake air amount regulator so that the intake air amount becomes a target air intake air amount when a predetermined stop condition is not satisfied;
When the stop condition is satisfied, a stop transition control unit that drives the intake air amount controller according to the condition;
Have
The stop transition control unit is
A first intake air amount reduction step of driving the intake air amount regulator so that the intake air amount decreases when the stop condition is satisfied;
An intake air amount holding step for stopping driving of the intake air amount regulator when a predetermined intake air amount holding condition is satisfied during execution of the first intake air amount decreasing step;
When a predetermined release condition is satisfied during execution of the intake air amount holding step, the intake air amount controller is driven so that the intake air amount decreases until the intake air amount adjuster enters a gas turbine stop state. A second intake air amount reduction step to be performed;
Run the
Gas turbine plant.
前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、
前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になることである、
ガスタービンプラント。 The gas turbine plant according to claim 11,
The intake air amount adjuster includes a maximum load operation state when a maximum load is applied to the gas turbine, a minimum load operation state when a minimum load is applied to the gas turbine, and a load on the gas turbine. A state at the time of no-load operation when it is not applied, a state when the gas turbine is stopped, and a state between these states,
The no-load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the gas turbine stop state,
The minimum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the no-load operation state,
The maximum load operation state is a state in which the intake air amount can be made larger than the minimum load operation state,
The intake air amount holding condition is that the intake air regulator is in the no-load operation state or a state between the no-load operation state and the minimum load operation state.
Gas turbine plant.
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることである、
ガスタービンプラント。 The gas turbine plant according to claim 12,
The intake air amount holding condition is a state between the no-load operation state and the minimum load operation state when the intake air amount adjuster is in the no-load operation state and the minimum load operation state. It is to become a state on the state side during the minimum load operation than the intermediate state between
Gas turbine plant.
前記圧縮機ロータの回転数を検知する回転数計を備え、
前記解除条件は、前記回転数計で検知された前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることである、
ガスタービンプラント。 In the gas turbine plant according to any one of claims 11 to 13,
Comprising a rotation speed meter for detecting the rotation speed of the compressor rotor;
The release condition is that the rotation speed of the compressor rotor detected by the tachometer is lower than the rated speed of the compressor by a speed corresponding to a predetermined ratio with respect to the rated speed. Is,
Gas turbine plant.
前記圧縮機の吐出圧を検知する吐出圧計を備え、
前記解除条件は、前記吐出圧計で検知された前記吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことである、
ガスタービンプラント。 In the gas turbine plant according to any one of claims 11 to 13,
A discharge pressure gauge for detecting the discharge pressure of the compressor;
The release condition is that the discharge pressure detected by the discharge pressure gauge has decreased to a predetermined release discharge pressure.
Gas turbine plant.
前記圧縮機ロータは、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、有し、
前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、
前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、
前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、
前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有する、
ガスタービンプラント。 In the gas turbine plant according to any one of claims 11 to 15,
The compressor rotor includes a plurality of compressor rotor shafts that are long in the axial direction in which the axis extends around the axis, and a plurality of compressor rotors that are fixed to the compressor rotor shaft side by side in the axial direction. A moving blade row,
In the compressor casing, an intake port is formed at an end on the upstream side of the axis that is one side in the axial direction, and a discharge port is formed at an end on the downstream side of the axis that is opposite to the upstream side of the axis,
The intake air amount adjuster has at least the inlet guide blade device among an inlet guide blade device and a variable stationary blade device,
The inlet guide vane device is disposed in the air flow path in the compressor casing, and is arranged on the upstream side of the first moving blade row on the most upstream side of the plurality of moving blade rows. An inlet guide vane attached to the compressor casing, and a blade drive mechanism for displacing the inlet guide vane,
The variable stationary blade device is disposed in any one of a plurality of blade rows in an air flow path in the compressor casing, and is attached to the compressor casing. A stationary blade, and a blade driving mechanism that displaces the stationary blade,
Gas turbine plant.
前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、
前記停止移行制御部は、前記吸気量保持工程で、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態を異ならせる、
ガスタービンプラント。 The gas turbine plant according to claim 16,
The intake air amount regulator has the inlet guide vane device and the variable stator vane device,
The stop transition control unit, in the intake air amount holding step, makes the drive state of the inlet guide blade device and the variable stationary blade device different.
Gas turbine plant.
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、
前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有する、
ガスタービンプラント。 In the gas turbine plant according to any one of claims 11 to 17,
An extraction mechanism for extracting air from the compressor casing and exhausting the air out of the compressor casing;
The control device includes an extraction control unit that executes an extraction process of exhausting air from the compressor casing by the extraction mechanism after the intake amount holding process.
Gas turbine plant.
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、
複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、
前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有し、
前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含む、
ガスタービンプラント。 In the gas turbine plant according to any one of claims 11 to 17,
A plurality of extraction mechanisms for extracting air from the compressor casing and exhausting it out of the compressor casing;
The plurality of bleed mechanisms are different from each other in the axial direction in the bleed positions for extracting air from the compressor casing,
The control device has an extraction control unit that executes an extraction process of exhausting air from the compressor casing by any one of the plurality of extraction mechanisms after the intake amount holding process,
In the extraction step, air is exhausted from the compressor casing by a subsequent extraction mechanism whose extraction position is the most downstream in the axial direction among the plurality of extraction mechanisms during the intake amount holding step. In the remaining bleed mechanisms, after performing the first bleed process that does not exhaust air from the compressor casing and the second intake air amount decrease process, among the multiple bleed mechanisms, among the multiple bleed mechanisms, A second extraction step in which air is exhausted from inside the compressor casing by a pre-stage air extraction mechanism whose upstream position is in the axial direction in the axial direction, and in the remaining extraction mechanisms, air is not exhausted from the compressor casing; including,
Gas turbine plant.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017070469A JP2018173004A (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Stop method for gas turbine, control device for gas turbine, and gas turbine plant |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111622843A (en) * | 2019-02-28 | 2020-09-04 | 三菱日立电力系统株式会社 | Method for operating a gas turbine and gas turbine |
CN113294246A (en) * | 2021-06-30 | 2021-08-24 | 中国航发动力股份有限公司 | Method for controlling rotatable guide vanes of gas turbine |
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2017
- 2017-03-31 JP JP2017070469A patent/JP2018173004A/en active Pending
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