JP2020084840A - ガスタービン及びその抽気量調整方法 - Google Patents
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Abstract
Description
−ガスタービン−
図1は本発明の第1実施形態に係るガスタービンの一例の模式図である。本実施形態では、ガスタービン燃焼器を燃焼器と略称する。図1に示したガスタービン100は、圧縮機1、燃焼器2、タービン3、負荷機器4、熱交換器5、抽気弁6、第1センサ7,8、第2センサ9,10及び制御コンピュータ11を備えている。
図2は本発明の第1実施形態に係るガスタービンの抽気弁の制御手順を表すフローチャートである。図3は本発明の第1実施形態に係るガスタービンにおける抽気弁制御のタイミングを説明するための燃料状態値及び冷却空気状態値の時間変化のモデル図である。制御コンピュータ11は、プログラムをCPUにロードして図2の制御を開始すると第1センサ7,8及び第2センサ9,10から検出信号を入力し、まず燃料状態値aが不感帯の範囲内であるかを判定する(ステップS11)。不感帯は燃料状態値aについて設定した基準値a0を含む範囲であって、下限値a1以上で上限値a2以下の範囲をいう(a1<a0<a2)。燃料状態値aは第1センサ7,8の検出値である。本実施形態では例えば燃料温度Tf及び燃料流量Ffの双方がそれぞれ設定された不感帯に納まっているかを判定し、少なくとも一方が不感帯を外れていれば燃料状態値aが不感帯から外れていると判定される。但し、双方の値が不感帯を外れている場合にのみ燃料状態値aが不感帯から外れていることとすることもできる。
本実施形態によれば、圧縮機1から抽気してタービン3に供給される冷却空気と熱交換して燃料を加熱することで、システム熱効率向上の効果が得られる。また燃料との熱交換によりタービン冷却用の冷却空気温度が低下するので、冷却空気流量も低減可能であり、冷却対象であるタービン高温部の温度に応じて抽気弁6の開度を制御することでガスタービン性能を適正に向上させることができる。
燃料状態値及び冷却空気状態値についてそれぞれ基準値とこれを包含する不感帯の情報を予め決めておき、燃料状態値及び冷却空気状態値の少なくとも一方が不感帯を超えて基準値から変動した場合に、変動した状態値を基準値に近付けるように抽気弁を操作する。この方法を採ることにより、上記の通り燃料を加熱する冷却空気の流量を調節する抽気弁の過敏な開度変化を抑制することができる。第1実施形態(後述する第2実施形態も同様)では、これを制御コンピュータ11により実行する構成としたが、燃料状態値や冷却空気状態値さえモニタできれば、例えば制御室でオペレータが抽気弁6を手動操作することでも同様の効果が得られる。この場合、図2に示した制御コンピュータ11による抽気弁制御機能は必ずしも必要ない。
図4は本発明の第2実施形態に係るガスタービンの抽気弁の制御手順を表すフローチャートである。図5は本発明の第2実施形態に係るガスタービンにおける抽気弁制御のタイミングを説明するための燃料状態値及び冷却空気状態値の時間変化のモデル図である。図4及び図5は図2及び図3に対応している。本実施形態が第1実施形態と相違する点は、燃料状態値aと冷却空気状態値bの双方が不感帯から外れた場合にのみ抽気弁6の開度変更の制御が実行される点であり、ハード構成は第1実施形態と同様である。
図1では単軸のガスタービンを本発明の適用対象として例示したが、他のタイプのガスタービンに本発明を適用した場合にも同様の効果を得ることができる。例えば、圧縮機に連結された高圧タービン、及び高圧タービンと分離されて負荷機器に連結された低圧タービンを有する二軸ガスタービンにも本発明は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。また、例えば第1実施形態の制御態様と第2実施形態の制御態様をそれぞれ第1モード及び第2モードとして、抽気弁6の制御モードが例えばスイッチ操作によって手動で切り換えられるようにすることができる。
Claims (4)
- 空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記圧縮機から抽気されて前記タービンに供給される冷却空気で前記燃焼器に供給する燃料を加熱する熱交換器と、
前記冷却空気の流量を調整する抽気弁と、
前記燃料に関する状態値を計測する第1センサと、
前記冷却空気に関する状態値を計測する第2センサと、
前記抽気弁の開度を制御する制御コンピュータとを備え、
前記制御コンピュータが、前記第1センサ及び前記第2センサの検出値についてそれぞれ設定された基準値及び前記基準値を包含する不感帯の情報を格納しており、前記第1センサ及び前記第2センサの検出値の少なくとも一方が前記不感帯を超えて前記基準値から変動した場合に、前記変動した検出値を前記基準値に近付けるように前記抽気弁を制御するガスタービン。 - 請求項1のガスタービンにおいて、前記燃料に関する状態値が、燃料流量、燃料温度、及び前記燃料流量を調整する流量調整弁の開度の少なくとも1つであるガスタービン。
- 請求項1のガスタービンにおいて、前記冷却空気に関する状態値が、冷却空気流量、冷却空気温度、及び前記抽気弁の開度の少なくとも1つであるガスタービン。
- 空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器で生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記燃焼器に供給する燃料を前記圧縮機から抽気した冷却空気と熱交換して加熱する熱交換器と、前記冷却空気の流量を調整する抽気弁とを備えたガスタービンの抽気量調整方法であって、
前記燃料に関する状態値及び前記冷却空気に関する状態値についてそれぞれ基準値及び前記基準値を包含する不感帯の情報を予め決めておき、前記燃料に関する状態値及び前記冷却空気に関する状態値の少なくとも一方が前記不感帯を超えて前記基準値から変動した場合に、前記変動した状態値を前記基準値に近付けるように前記抽気弁を操作するガスタービンの抽気量調整方法。
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