JP4335397B2 - ガスタービン燃料ガス漲装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスタービン燃料ガス漲装置に関し、さらに詳しくは、実際のガス漲状態により、パージ逃し弁等の開閉タイミングおよび燃料元弁のガス漲開度を自動的に変化させることで、系統状態に応じて所定の燃料ガス量を供給することができるとともに、調整作業を省力化できるガスタービン燃料ガス漲装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス焚きガスタービンにおいては、起動前に燃料配管（燃料元弁（もしくは燃料ガス供給弁）から燃料遮断弁前まで）のガス漲操作を行う必要がある。これは、ガスタービンの長期停止や点検作業時に燃料配管に窒素等の不活性ガスを充填した後、起動時に当該不活性ガスを燃料ガスで置換して、不活性ガスを含んだ燃料ガスを燃焼ノズルに供給しないようにし、着火の失敗を防止するためである。この燃料元弁は、通常運転時は開いているので、なるべく圧力損失を少なくするためにボール弁が使用されている。
【０００３】
かかる一連のガス漲シーケンスの自動化手段としては、単純に時間経過により燃料元弁（ガス漲開度一定）とパージ弁の開閉を行うようにしている。なお、燃料元弁として、ボール弁ではなく、微妙な開度設定が可能な専用の弁装置を使用している場合もあるが、かかる場合は、本発明の適用対象外である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス漲自動化シーケンスは、単純に時間経過により燃料元弁（ガス漲開度一定）とパージ弁の開閉を行うだけのものであり（弁の状態がフィードバックされていなかった）、系統状態（配管の長さ、径、形状等）により燃料元弁の開時間がまちまちとなるので、当該時間設定の現地調整が煩雑になるという問題点があった。
【０００５】
また、燃料元弁（ボール弁）の開度特性上、微妙な開度設定が困難なため、ガス漲時の配管温度、圧力、燃料元弁の流量特性等の系統状態の違いにより、ガス漲操作が一定にならないという問題点があった。
【０００６】
また、燃料元弁（ボール弁）は微妙な開度設定が困難なため、燃料元弁を開いたときに燃料ガスが一気に流れて、衝撃による騒音が発生するとともに、当該衝撃により各種機器類を損傷させる可能性もあるという問題点があった。
【０００７】
さらに、上記所定時間が経過するまで未燃ガスを大気中に放出し続けることとなるので、燃料ガスが無駄になり不経済となるとともに、環境保護の観点からも好ましくないという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ボール弁による燃料元弁を備えたガスタービンプラントにおいて、系統状態に応じて所定ガス量を適切に供給することができるとともに、調整作業の省力化やコストダウン、騒音の低減、各種機器類への衝撃度の減少等を実現できるガスタービン燃料ガス漲装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置は、燃料配管の上流側に配設され、ボール弁にて形成された燃料元弁と、前記燃料配管の下流側に配設され、かつ、燃焼器ノズルの上流側に配設された燃料元弁と、不活性ガス供給手段によって前記燃料配管内に供給された前記不活性ガスを当該燃料配管外に逃す不活性ガスパージ逃し弁と、前記燃料配管中の圧力を検出する圧力計とを備え、前記燃料元弁を徐開していき、前記燃料配管の予め定められた第１の圧力条件が成立した時点でその時の弁開度に固定し、一定時間経過後再び当該圧力状態を確認し、第２の圧力条件が成立するまで当該燃料元弁を徐開するとともに、ガス漲完了時にも当該圧力状態を確認し、第３の圧力条件の成立にて前記不活性ガスパージ逃し弁を閉じ、さらに第４の圧力条件の成立にて当該燃料元弁を全開とするようにしたものである。これにより、系統状態に応じて所定燃料ガス量を当該燃料配管に適切に供給することができる。
【００１０】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置は、圧力条件の設定回数および測定間隔は、系統状態に応じて増減させるようにしたものである。これにより、タービンプラントの系統状態に応じて、適切な条件設定ができ、より円滑なガス漲操作が可能となる。
【００１１】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置は、燃料配管中の圧力および温度状態に基づいて燃料元弁の放出ガス流量を補正する調整弁を備えたものである。これにより、燃料元弁の放出ガス流量をさらに微妙に設定することができる。
【００１２】
この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置は、燃料配管中の圧力および温度状態に基づいて燃料元弁の放出ガス流量を補正するバイパス調整弁およびオリフィスを備えたものである。これにより、燃料元弁の放出ガス流量をさらに微妙に設定することができる。
【００１３】
この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置は、燃料ガスを天然ガスとしたものである。これにより、汎用燃料を使用したガスタービンプラントに容易に適用できる。
【００１４】
この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置は、不活性ガスを窒素ガスとしたものである。これにより、天然ガス燃料を使用したガスタービンプラントに容易かつ安価に適用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる燃料系統ガスインタイムチャートを示す説明図であり、斜線で示した部分の高さは弁開度を示している。図２は、ガスタービン燃料ガス漲装置の燃料ガス供給系統図である。なお、図２中の▲１▼〜▲７▼は、各操作ポイントを示している。
【００１７】
本発明は、燃料配管１における燃料元弁２から燃料遮断弁３までの燃料ガス（たとえば、天然ガス）漲を対象としている。ガス漲に使用する弁は、燃料元弁２の近傍に設置された窒素パージ逃し弁４と、燃料配管１から大気放出系統に設置された窒素パージ逃し弁５である。窒素パージ供給弁６，７は、燃料配管１に窒素ガスを供給するための弁である。
【００１８】
また、燃料配管１に設置された圧力計８は、当該配管１への燃料供給状態を監視し、その圧力データを燃料元弁２のインチング開度制御にフィードバックするためのものである。また、燃料配管１には、燃料濾過を行うストレーナ９や余剰のガス燃料を大気放出する燃料逃し弁１０等が配設されている。なお、これら各弁２〜７、１０等の制御や圧力データの演算等は、図示しない制御装置によって自動的に処理できるように構成してある。
【００１９】
つぎに、ガス漲方法について、主に図２に基づいて説明する。ガス漲開始にて燃料元弁２をインチングにより徐開していき（▲２▼）、予め定められた圧力条件（圧力計８によって計測される燃料遮断弁３の入口圧力である。以下、同じ。）が成立した時点で、その時の弁開度に固定する（▲３▼〜▲４▼）。一定時間経過後、再び圧力状態を確認し（▲４▼）、つぎの圧力条件が成立するまで燃料元弁２を徐開する（▲４▼〜▲５▼）。そして、ガス漲完了時も圧力状態を確認し、つぎの圧力条件の成立にて窒素パージ逃し弁５を閉じ（▲６▼）、さらにつぎの圧力条件の成立にて燃料元弁２を全開とする（▲７▼）。
【００２０】
このように、各ポイント毎に圧力状態を確認することにより、系統状態に応じた最適にガス漲操作が可能となる。そして、従来技術において、ガス漲の際に過剰となりがちであった未燃ガスの放出や、燃料ガスの急激な放出による衝撃音、これに基づく各種機器類への衝撃付与等を効果的に防止できる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、ガス漲時の放出ガス量を適正化することにより、コストダウン、騒音の低減、各種機器類への衝撃度の減少等を実現できる。
【００２２】
また、従来のような燃料元弁２の開時間設定の現地調整が不要となるので、調整作業を省力化できる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１においては、不活性ガスとして窒素ガスを使用するものとして説明したが、これに限定されず、燃料ガスと反応性が乏しいものであれば、その他のものであってもよい。また、ストレーナ９、燃料逃し弁１０、窒素パージ逃し弁５、窒素パージ供給部６、７等は必要に応じて適宜数配設でき、図示例のものに限定されない。
【００２４】
また、ガスタービンプラントの燃料ガス漲について説明したが、本発明を例えば、蒸気タービン循環水の水漲やコンデンサ水室の水漲等に適用することもできる。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２にかかるガスタービン燃料ガス漲装置の燃料ガス供給系統図である。上記実施の形態１では、圧力計８による圧力条件をフィードバックして燃料元弁２のインチング開操作を行っていたのに対し、本実施の形態２では、これと併用して、燃料配管１の圧力・温度条件を圧力・温度計１４によって計測し、その計測値に基づいて調整弁１２を自動制御することで、燃料元弁２による放出ガス量を調整するものである。その他の構成および動作は、上記実施の形態１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００２６】
以上のように、この実施の形態２にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、調整弁１２および圧力・温度計１４を設け、ガス漲時の放出ガス量を適正化することにより、コストダウン、騒音の低減、各種機器類への衝撃度の減少等を実現できる。
【００２７】
（実施の形態３）
図４は、この発明の実施の形態３にかかるガスタービン燃料ガス漲装置の燃料ガス供給系統図である。上記実施の形態１では、圧力計８による圧力条件をフィードバックして燃料元弁２のインチング開操作を行っていたのに対し、本実施の形態３では、これと併用して、燃料配管１の圧力・温度条件を圧力・温度計１４によって計測し、その計測値に基づいてバイパス調整弁１５，１７、オリフィス１６，１８によって燃料元弁２による放出ガス量を調整するものである。その他の構成および動作は、上記実施の形態１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【００２８】
以上のように、この実施の形態３にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、圧力・温度計１４およびバイパス調整弁１５，１７、オリフィス１６，１８を設け、ガス漲時の放出ガス量を適正化することにより、コストダウン、騒音の低減、各種機器類への衝撃度の減少等を実現できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、燃料配管の上流側に配設され、ボール弁にて形成された燃料元弁と、前記燃料配管の下流側に配設され、かつ、燃焼器ノズルの上流側に配設された燃料元弁と、不活性ガス供給手段によって前記燃料配管内に供給された前記不活性ガスを当該燃料配管外に逃す不活性ガスパージ逃し弁と、前記燃料配管中の圧力を検出する圧力計と、を備え、前記燃料元弁を徐開していき、前記燃料配管の予め定められた第１の圧力条件が成立した時点でその時の弁開度に固定し、一定時間経過後再び当該圧力状態を確認し、第２の圧力条件が成立するまで当該燃料元弁を徐開するとともに、ガス漲完了時にも当該圧力状態を確認し、第３の圧力条件の成立にて前記不活性ガスパージ逃し弁を閉じ、さらに第４の圧力条件の成立にて当該燃料元弁を全開とするようにしたので、系統状態に応じて所定燃料ガス量を当該燃料配管に適切に供給することができる。
【００３０】
したがって、ガス漲時の放出ガス量を適正化することにより、コストダウン、騒音の低減、各種機器類への衝撃度の減少等を実現できる。また、従来のような燃料元弁の開時間設定の現地調整が不要となるので、調整作業を省力化できる。
【００３１】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、圧力条件の設定回数および測定間隔は、系統状態に応じて増減させるようにしたので、タービンプラントの系統状態に応じて、適切な条件設定ができ、より円滑なガス漲操作が可能となる。
【００３２】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、燃料配管中の圧力および温度状態に基づいて燃料元弁の放出ガス流量を補正する調整弁を備えたので、燃料元弁の放出ガス流量をさらに微妙に設定することができる。
【００３３】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、燃料配管中の圧力および温度状態に基づいて燃料元弁の放出ガス流量を補正するバイパス調整弁およびオリフィスを備えたので、燃料元弁の放出ガス流量をさらに微妙に設定することができる。
【００３４】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、燃料ガスを天然ガスとしたので、汎用燃料を使用したガスタービンプラントに容易に適用できる。
【００３５】
また、この発明にかかるガスタービン燃料ガス漲装置によれば、不活性ガスを窒素ガスとしたので、天然ガス燃料を使用したガスタービンプラントに容易かつ安価に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる燃料系統ガスインタイムチャートを示す説明図である。
【図２】ガスタービン燃料ガス漲装置の燃料ガス供給系統を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２にかかるガスタービン燃料ガス漲装置の燃料ガス供給系統を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３にかかるガスタービン燃料ガス漲装置の燃料ガス供給系統を示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料配管
２ 燃料元弁
３ 燃料遮断弁
４、５ 窒素パージ逃し弁
６、７ 窒素パージ供給弁
８ 圧力計
９ ストレーナ
１０ 燃料逃し弁
１２ 調整弁
１４ 圧力・温度計
１５、１７ バイパス調整弁
１６、１８ オリフィス

Claims (2)

  1. 燃料配管の上流側に配設され、ボール弁にて形成された燃料元弁と、
    前記燃料配管の下流側に配設され、かつ、燃焼器ノズルの上流側に配設された燃料遮断弁と、
    不活性ガス供給手段によって前記燃料配管内に供給された前記不活性ガスを当該燃料配管外に逃す不活性ガスパージ逃し弁と、
    前記燃料配管中の圧力を検出する圧力計と、
    を備えたガスタービン燃料ガス漲装置であって、燃料配管中の圧力および温度状態に基づいて燃料元弁の放出ガス流量を調整する調整弁を備えたものにおいて、
    ガスタービンを起動する前の前記燃料配管のガス漲操作を行うに当たって先ず前記不活性ガスパージ逃し弁を開き、次いで前記燃料元弁を徐開していき、前記燃料配管の予め定められた第１の圧力条件が成立した時点でその時の弁開度に固定し、一定時間経過後再び当該圧力状態を確認し、第２の圧力条件が成立するまで当該燃料元弁を徐開するとともに、ガス漲完了時にも当該圧力状態を確認し、第３の圧力条件の成立にて前記不活性ガスパージ逃し弁を閉じ、さらに第４の圧力条件の成立にて当該燃料元弁を全開とすることにより、系統状態に応じて所定燃料ガス量を当該燃料配管に適切に供給するようにした、前記燃料元弁と、
    前記燃料元弁と並列する流路に設けられ、燃料配管中の圧力および温度状態に基づいて燃料元弁の放出ガス流量を調整するバイパス調整弁を備えたことを特徴とするガスタービン燃料ガス漲装置。
  2. 前記燃料元弁と並列する流路にバイパス調整弁およびオリフィスを備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃料ガス漲装置。
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