JP3828952B2 - 逐次燃焼式ガスターボ装置団の運転法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として圧縮機ユニットと、この圧縮機ユニットの下流に配置された第１の燃焼室と、この第１の燃焼室の下流に配置されてこの燃焼室の熱ガスにより負荷される第１のタービンと、この第１のタービンの下流に配置された第２の燃焼室と、この第２の燃焼室の下流に配置されてこの燃焼室の熱ガスにより負荷される第２のタービンと、少なくとも１つの発電機とから成る逐次燃焼式ガスターボ装置団の運転法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主として圧縮機ユニット、高圧燃焼室、低圧燃焼室、高圧タービン及び低圧タービンから成る逐次燃焼式ガスターボ装置団での運転の挙動全体を制御するために、ガスターボ装置団の種々異なる箇所の有意な温度を取り出し、これに応じて運転モードに影響を与えることは公知である。制御に付随して行われる燃焼室のための燃料量の調量は、少なくともそれぞれの燃焼室の熱ガスの出口温度が直に検出されるように行われなければならない。この種の温度検出は実施するのに困難であり、その繰返し精度は不確実であり、従ってこのような不確実な測定に基づく燃料量制御によっては確実な運転モードは保証されない。補助的に使用されることのできる別の運転パラメータに基づき運転モードを支援することはできるが、しかし、この場合でも常に温度に影響を与えることが必要であり、従って、制御はこの場合も明らかに実現困難な動的な燃料調量により支援されねばならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の困難を解決すべく本発明の課題とするところは、冒頭に記載した形式の運転法において、ガスターボ装置団の運転のすべてのポイントを、運転開始時でも運転終了時でも確実な制御計画に基づいて制御することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題は、スタート時に、圧縮機内の少なくとも１つの入口案内羽根列を、最大で圧縮機のポンピング限界まで開放し、次いで入口案内羽根列の開度をそのままにしてガスターボ装置団のアイドリング時の定格回転数より下方で第１の燃焼室の点火を行い、第１の燃焼室の点火の後に、アイドリング時の定格回転数が得られるまで入口案内羽根列をさらに開放し、この定格回転数での運転時に入口案内羽根の開度を変えずに第２の燃焼室の点火を行い、しかる後に、コンスタントな定格回転数で逐次ガスターボ装置団の全負荷が得られるまで入口案内羽根列を開放することにより解決されている。
【０００５】
【発明の効果】
本発明の著しい利点とするところは、ガスターボ装置団のすべての運転状態への介入が、ガスターボ装置団の運転モードへのマルチ機能的な作用を両運転方向で果たす、圧縮機内の少なくとも１つの入口案内羽根列により行われることにある。
【０００６】
本発明の効果的な構成が請求項２以下に記載されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の１実施例を図面に即して説明する。本発明の直接的な理解にとって不必要な構成は省略されている。媒体の流れ方向は矢印で示されている。
【０００８】
図１及び図２は以下の記載において任意の順序で参照される。
【０００９】
図２は図１に基づくガスターボ装置団の運転開始、負荷運転及び部分負荷運転の線図を示す。横軸ｘには負荷が％で表されており、縦軸ｙには圧縮機１２内の入口案内羽根列の定性的な調整が表されている。基本的には図１に記載のこのガスターボ装置団は圧縮機ユニット１２を備えており、この圧縮機ユニット１２内で、吸い込まれた空気１７の圧縮が行われる。圧縮された空気（以下で圧縮空気という）１８は第１の燃焼室１３内へ流入する。次にこの第１の燃焼室１３内では、有利には本発明に関連する技術を開示しているヨーロッパ特許第０３２１８０９号明細書に示されているような予混合バーナの使用により熱ガスが準備される。次いでこの熱ガス１９は部分膨張のためにのみ設計されている第１のタービン１４を、このタービン１４から流出する排気２０が依然として比較的高い温度を有するように負荷する。次いでこの排気２０は第２の燃焼室１５内へ流入し、この第２の燃焼室内でそこに噴入された燃料により点火開始され、これにより、下流に配置された第２のタービン１６の負荷のための熱量的な段内で再び熱ガス２１が準備される。第２のタービン１６からの排気２２の熱量的な残留ポテンシャルは有利には、ガスターボ装置団内へ戻し案内される蒸気（ＳＴＩＧ運転）又は下流の蒸気回路の運転のために使用される蒸気の生成のために利用される。このガスターボ装置団は１軸機械であるため、エネルギ変換は１つの発電機１１により行われる。
【００１０】
図２の線図に基づくスタート１時に、ガスターボ装置団は入口案内羽根列の著しく閉じられた状態で始動される。この措置により特に質量流れ、換言すれば吸い込まれた空気１７（以下吸込空気）と、スターティング出力と、羽根の曲げ交番応力とが減少する。さらに、このスタート状態ではポテンシャル的に生じる圧縮機１２内の「旋回失速セル（Ｒｏｔａｔｉｎｇ−Ｓｔａｌｌ−Ｚｅｌｌｅｎ）」が回避される。最初に運転されるべき第１の燃焼室１３のための正しい点火状態２は、これは正しい空気／燃料比に依存しているが、点火回転数の到達時に入口案内羽根列を適当に修正的に調整することにより導入され、その調整量は圧縮機１２のポンピング限界を表している。入口案内羽根列のこの調整により、第１の燃焼室１３が点火２された後、部分負荷運転並びに全負荷運転の導入制御のための圧縮機量が選択可能となる。部分負荷運転については以下にさらに詳しく説明する。第１の燃焼室１３の点火２後、入口案内羽根列の位置が図２から判るように短時間コンスタントに保たれる。その直後、入口案内羽根列をさらに開放することにより、回転数は、アイドリング４まで、要するにゼロ負荷時の定格回転数の１００％まで上昇され、次いで低い部分負荷（ほぼ全負荷の５０％）までコンスタントに保たれる。次いでこのレベルで第２の燃焼室１５の点火５が行われる。回転数をそのままにしてガスターボ装置団の負荷が入口案内羽根列のさらなる開放により逐次全負荷６まで上昇させられる。その際、入口案内羽根列は以前として若干の調整の余裕を有している。入口案内羽根列の調整された位置に基づき、第２の燃焼室１５の点火が適性時点で行われる。入口案内羽根列のこの調整により、点火５が行われた後、圧縮機１２からの圧縮空気１８の量を部分負荷運転並びに全負荷運転のために規定することができる。部分負荷運転７の導入に関連して、この導入は入口案内羽根列の調整と、第２の燃焼室１５内への燃料量の適当な抑制とを適宜組合わせることにより得られる。この組合せにより、ガスターボ装置団の単独運転並びにＳＴＩＧ運転又はコンビネーション運転のいずれにおいても第２のタービン１６からの排気２２の所望の温度を維持することができるように、部分負荷運転中に温度及び効率を最適化することができる。既に述べた入口案内羽根列の調整の余裕、要するに全負荷時の空気の余裕により、種々の保証データの柔軟性を得ることができる。入口案内羽根列の調整範囲が大きいことにより、フアイヤドシャットダウン（ｆｉｒｅｄ ｓｈｕｔｄｏｗｎ）が回避される。アイドリング運転４では燃料迅速遮断が導入され、これにより、ブローアウト弁の開放と、入口案内羽根列の著しい閉鎖とで機械が運転される。空気量のこの絞込みにより、サーモショック及び歪みを招くおそれのある機械の迅速な冷却が回避される。燃料の迅速遮断の後の最小回転数の設定後に、入口案内羽根列が完全に閉鎖され、換言すれば金属が金属に接触し、これにより機械のさらなる絞り込みと熱保存とが達成される。この手段により、強く負荷される部位が著しく保護され、これにより、入口案内羽根列の調整範囲が大きいことに基づき熱サイクルが従来に比して十全には生じない。停止状態で機械は入口案内羽根列の完全な閉鎖により暖かく維持され、これにより、停止状態では機械が実際にドラフトに全くさらされないという意味で保温される。さらに、この熱保存は流れ機構内の偶発的な凝縮に基づく腐食防止のために著しい効果を有する。これらの利点は機械がしばしば短い運転休止の後に再びスタートされなければならない場合には特に顕著であり、これにより、熱サイクル的に著しく保護されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逐次燃焼式ガスターボ装置団の概念図である。
【図２】圧縮機内の入口案内羽根列の調整に依存して負荷の経緯を示す制御線図である。
【符号の説明】
１ スタート、 ２ 第１の燃焼室の点火、 ３ 入口案内羽根列の調整、 ４ 回転数１００％のアイドリング、 ５ 第２の燃焼室の点火、 ６ 全負荷、 ７ 部分負荷、 １１ 発電機、 １２ 圧縮機（圧縮機ユニット）、 １３ 第１の燃焼室、 １４ 第１のタービン、 １５ 第２の燃焼室、 １６ 第２のタービン、 １７ 吸込空気、 １８ 圧縮空気、 １９ 第１の燃焼室からの熱ガス、 ２０ 第１のタービンからの排気、 ２１ 第２の燃焼室からの熱ガス、 ２２ 第２のタービンからの排気、 ｘ 横軸（％で表された負荷）、 ｙ 縦軸（入口案内羽根列の開度）

Claims (3)

1. 主として圧縮機ユニットと、この圧縮機ユニットの下流に配置された第１の燃焼室と、この第１の燃焼室の下流に配置されてこの燃焼室の熱ガスにより負荷される第１のタービンと、この第１のタービンの下流に配置された第２の燃焼室と、この第２の燃焼室の下流に配置されてこの燃焼室の熱ガスにより負荷される第２のタービンと、少なくとも１つの発電機とから成る逐次燃焼式ガスターボ装置団の運転法において、スタート（１）時に、圧縮機（１２）内の少なくとも１つの入口案内羽根列を、最大で圧縮機のポンピング限界まで開放し、次いで入口案内羽根列の開度をそのままにしてガスターボ装置団のアイドリング（４）時の定格回転数より下方で第１の燃焼室（１３）の点火（２）を行い、第１の燃焼室（１３）の点火（２）の後に、アイドリング（４）時の定格回転数が得られるまで入口案内羽根列をさらに開放し、この定格回転数での運転時に入口案内羽根の開度を変えずに第２の燃焼室（１５）の点火（５）を行い、しかる後に、コンスタントな定格回転数で逐次ガスターボ装置団の全負荷（６）が得られるまで入口案内羽根列を開放することを特徴とする、逐次燃焼式ガスターボ装置団の運転法。
2. 第２の燃焼室（１５）内への燃料量を減少させると同時に圧縮機（１２）内の入口案内羽根列を閉鎖することにより部分負荷運転（７）を実施する、請求項１記載の運転法。
3. 組合せ運転時に第２のタービン（１６）からの排気（２２）の温度を圧縮機（１２）内の入口案内羽根列の制御によりレベルに保つ、請求項２記載の運転法。

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