JP5001634B2

JP5001634B2 - 火災警報装置

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Publication number: JP5001634B2
Application number: JP2006325307A
Authority: JP
Inventors: 雅夫木下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: JP2008140108A

Description

ガスタービンの火災を防止するためにガスタービンの状態を監視する火災警報装置に関する。

図６のガスタービン及びエンクロージャの模式図に示すように、火力発電のプラントに代表されるガスタービンＧＴを用いたプラントは、ガスタービンＧＴと、その周囲に設けられガスタービンＧＴと外界とを遮蔽するエンクロージャＥｎとよばれる隔壁とを備える。このエンクロージャＥｎは、ガスタービンＧＴの動作時における騒音や振動を外界に漏らさないようにする目的や、ガスタービンＧＴに異常が生じて火災などが発生した場合において、被害が広がらないようにする目的で設けられる。

また、ガスタービンＧＴの異常を監視するために、エンクロージャＥｎで遮蔽された内部の空間にガスタービンＧＴを監視する装置が設けられることがあり、その異常監視装置の一例として、赤外線を用いてガスタービンＧＴの回転軸の表面温度を計測して回転軸の損傷を早期に発見する装置がある（特許文献１参照）。

また、ガスタービンＧＴは燃料を燃焼させることによって発生する燃焼ガスによってタービンを回転させるものであり、燃料として、天然ガスなどのガス燃料や重油などの油燃料が用いられる。そのため、ガス燃料の漏れや異常燃焼などによる火災の防止のために、異常監視装置として火災警報装置が設けられることがある。

図７に、従来の火災警報装置を用いた非常停止装置のブロック図を示す。図７に示すように、従来の非常停止装置１００は、検出対象のガスが設定以上の濃度になった場合に動作するガス漏れ検出部１０２と、設定以上の温度になった場合に動作する温度異常検出部１０３と、これらの検出部１０２、１０３の動作に基づいてガスタービンの状態の判定を行うとともに信号を発する判定部１０４と、を備える火災警報装置１０１と、判定部１０４の発する信号に基づいて警報を発令する警報発令部１０５と、判定部１０４の発する信号に基づいて二酸化炭素ガスをエンクロージャ内に噴射する二酸化炭素ガス噴射部１０６と、判定部１０４の発する信号に基づいてガスタービンを停止させるガスタービン停止部１０７と、を備える。

この従来の火災警報装置１０１における判定部１０４は、ガス漏れ検出部１０２のみが動作した場合、または、温度異常検出部１０３のみが動作した場合においては警報を発令する信号を発して警報発令部を動作させることとしていた。また、これらの検出部１０２、１０３の両方が動作した場合は非常事態であるという判定を行い、ガスタービンを停止する信号を発するとともに二酸化炭素ガスをエンクロージャ内に噴射する信号を発して、二酸化炭素ガス噴射部１０６及びガスタービン停止部１０７を動作させ、ガスタービンの火災を防止していた。
特開昭６１−１４０８４９号公報

しかしながら、図７で示した従来の火災警報装置１０１では、油燃料を燃焼させてガスタービンを動作させる場合においては、ガス燃料を用いていないためガス漏れが発生することがなく、ガス漏れ検出部１０２と温度異常検出部１０３の二つが同時に動作することがなかった。そのため、油燃料で燃焼を行う場合においては、例え火災が発生していても判断部１０４からガスタービンの停止及び二酸化炭素ガスの噴射を行うための信号を発することができなかった。

一方、これに対処するために温度異常検出部１０３が反応することによって判定部１０４が非常事態と判定し、ガスタービンの停止及び二酸化炭素ガスの噴射を行うための信号を発することとすると、温度異常検出部１０３が誤動作を起こしたときにも非常事態とする判定を行ってしまうため、火災警報装置１０１の信頼性が低下するとともにガスタービンを備えたプラントなどの業務に支障をきたしてしまう。

そこで、本発明はこれらの問題を解決し、油燃料を燃焼させるガスタービンにおいても非常停止及び二酸化炭素ガスの噴射を行うための信号を発することができるとともに信頼性の高い火災警報装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、ガスタービンの周囲の異常を検出して動作する検出部を備えるとともに、当該検出部の動作を確認することにより前記ガスタービンの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発する火災警報装置において、前記検出部として、前記ガスタービンの周囲の検出対象のガスが所定の濃度以上である場合に動作するガス漏れ検出部と、前記ガスタービンの周囲の温度が所定の温度以上である場合に動作する第１の温度異常検出部及び第２の温度異常検出部と、を備えるとともに、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、の動作に基づいて前記ガスタービンの状態を判定するとともに、当該判定結果に基づいた信号を発する判定部と、を備え、前記ガス漏れ検出部が、前記ガスタービンと外部とを遮蔽するエンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略垂直な面内で前記エンクロージャの略中央部に側面及び上面に複数配置され、検出対象のガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガス漏れ検出素子と、当該複数のガス漏れ検出素子を直列接続する導線と、を備え、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部が、前記エンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略垂直な面内で前記ガス漏れ検出素子の両側に前記エンクロージャの側面及び上面に複数配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度異常検出素子と、当該複数の温度異常検出素子を直列接続する導線と、をそれぞれ備え、前記判定部が、前記ガス漏れ検出部に電流を流すとともに当該ガス漏れ検出部を流れる電流値を検出し、また、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部のそれぞれに電流を流すとともに当該第１の温度異常検出部及び当該第２の温度異常検出部を流れる電流値をそれぞれ検出し、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち二つ以上が動作した場合に前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発することを特徴とする。
また、本発明は、ガスタービンの周囲の異常を検出して動作する検出部を備えるとともに、当該検出部の動作を確認することにより前記ガスタービンの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発する火災警報装置において、前記検出部として、前記ガスタービンの周囲の検出対象のガスが所定の濃度以上である場合に動作するガス漏れ検出部と、前記ガスタービンの周囲の温度が所定の温度以上である場合に動作する第１の温度異常検出部及び第２の温度異常検出部と、を備えるとともに、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、の動作に基づいて前記ガスタービンの状態を判定するとともに、当該判定結果に基づいた信号を発する判定部と、を備え、前記ガス漏れ検出部が、前記ガスタービンと外部とを遮蔽するエンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略平行な方向に中央の列を形成するように前記エンクロージャの上面に複数配置され、検出対象のガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガス漏れ検出素子と、当該複数のガス漏れ検出素子を直列接続する導線と、を備え、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部が、前記エンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略平行な方向に前記ガス漏れ検出素子の列の両端の列を形成するように前記エンクロージャの上面に複数配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度異常検出素子と、当該複数の温度異常検出素子を直列接続する導線と、をそれぞれ備え、前記判定部が、前記ガス漏れ検出部に電流を流すとともに当該ガス漏れ検出部を流れる電流値を検出し、また、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部のそれぞれに電流を流すとともに当該第１の温度異常検出部及び当該第２の温度異常検出部を流れる電流値をそれぞれ検出し、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち二つ以上が動作した場合に前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発することを特徴とする。
また、本発明は、ガスタービンの周囲の異常を検出して動作する検出部を備えるとともに、当該検出部の動作を確認することにより前記ガスタービンの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発する火災警報装置において、前記検出部として、前記ガスタービンの周囲の検出対象のガスが所定の濃度以上である場合に動作するガス漏れ検出部と、前記ガスタービンの周囲の温度が所定の温度以上である場合に動作する第１の温度異常検出部及び第２の温度異常検出部と、を備えるとともに、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、の動作に基づいて前記ガスタービンの状態を判定するとともに、当該判定結果に基づいた信号を発する判定部と、を備え、前記ガス漏れ検出部が、前記ガスタービンと外部とを遮蔽するエンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略平行な方向に中央の列を形成するように前記エンクロージャの上面に複数配置され、検出対象のガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガス漏れ検出素子と、当該複数のガス漏れ検出素子を直列接続する導線と、を備え、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部が、前記エンクロージャの内部において、互いにほぼ同じところを検出するように配置され、かつ、それぞれ前記ガス漏れ検出素子の列に沿うように前記ガス漏れ検出部の一方の側と他方の側とに交互に、前記エンクロージャの上面に複数配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度異常検出素子と、当該複数の温度異常検出素子を直列接続する導線と、をそれぞれ備え、前記判定部が、前記ガス漏れ検出部に電流を流すとともに当該ガス漏れ検出部を流れる電流値を検出し、また、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部のそれぞれに電流を流すとともに当該第１の温度異常検出部及び当該第２の温度異常検出部を流れる電流値をそれぞれ検出し、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち二つ以上が動作した場合に前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発することを特徴とする

また、上記構成の火災警報装置において、判定部がガスタービンを非常停止させるための信号を発すると同時に、ガスタービンに二酸化炭素ガスを噴射させるための信号を発することとしても構わない。

また、上記構成の火災警報装置において、判定部が、ガス漏れ検出部と、第１の温度異常検出部と、第２の温度異常検出部と、のうち少なくとも一つが動作した場合に警報を発令するための信号を発することとしても構わない。

上記のように構成することで、どれか一つのガス漏れ検出素子またはどれか一つの温度異常検出素子の抵抗値が変化するだけで、ガス濃度検出部または第１及び第２の温度異常検出部が動作することができる。そのため、ガス漏れ検出素子及び温度異常検出素子のそれぞれと判定部とを接続する必要がなくなり、ガス濃度検出部と第１及び第２の温度異常検出部との構成を簡略化することができる。

また、上記構成の火災警報装置において、第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部の少なくとも一つが、光ファイバに通じる光の散乱光の強度比により温度を計測する光ファイバ温度計であることとしても構わない。

このように構成することで、光ファイバを配置した部分の全てにおいて温度異常を検出することができるため、広範囲の温度異常を監視することができる。また、光ファイバの太さが数ミリ程度であるため、第１及び第２の温度異常検出部の小型化を図ることができる。

また、上記構成の火災警報装置において、ガスタービンと外界とを遮蔽するエンクロージャが備えられ、ガス漏れ検出部と第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部とがエンクロージャによって形成されたガスタービンを遮蔽する空間内に配置されるとともに、ガス漏れ検出部がエンクロージャ内の検出対象のガスが所定の濃度以上となった場合に動作し、第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部がエンクロージャ内の温度が所定の温度以上である場合に動作することとしても構わない。

本発明の構成によれば、二つの温度異常検出部と、一つのガス漏れ検出部とを併せた３つの検出部のうち、２つの検出部が動作した場合に非常事態と判定しガスタービンの停止及び二酸化炭素ガスを噴射することとしているため、油燃料を燃焼させる場合などでガス燃料の漏れが生じない場合でも非常停止及び二酸化炭素ガスの噴射を行うことができる。さらに、この場合は温度異常検出部が二つとも動作しないと非常事態と判定しないため、温度異常検出部の一つが誤動作しても非常事態と判定せず、信頼性が高いものとなる。

以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。

図１を用いて、本発明の実施形態における火災警報装置の構成について説明する。図１は本発明の実施形態における火災警報装置を用いた非常停止装置の構成について示したブロック図であり、従来例について示した図７に相当するものである。

図１に示すように、本発明の実施形態における火災警報装置２を用いた非常停止装置１は、検出対象のガスが設定以上の濃度になった場合に動作するガス漏れ検出部３と、設定以上の温度になった場合に動作する二つの温度異常検出部４、５と、これらの検出部の動作に基づいて判定を行うとともに信号を発する判定部６と、を備える火災警報装置２と、判定部６の発する信号に基づいて警報を発令する警報発令部７と、判定部６の発する信号に基づいて二酸化炭素ガスをエンクロージャ内に噴射する二酸化炭素ガス噴射部８と、判定部６の発する信号に基づいてガスタービンを停止させるガスタービン停止部９と、を備える。なお、エンクロージャとガスタービンとは図６で示したものと同様であり、ガスタービンＧＴの周囲にガスタービンＧＴと外界とを遮蔽するようにエンクロージャＥｎが備えられている。

また、図１及び図２を用いて、本発明の実施形態における火災警報装置の判定部の動作について説明する。図２は本発明の実施形態における火災警報装置の判定部の判定動作を示すシーケンス図である。

図２に示すように、判定部６にはガス漏れ検出部３と二つの温度異常検出部４、５とを併せた三つの検出部３〜５の動作の有無についての信号が入力される。そして、この三つの検出部３〜５の中の少なくとも一つの検出部が動作したという信号が入力されると、判定部６から警報を発令するための信号が出力され、警報が発令される。また、判定部６では動作した検出部の数についても監視しており、三つの検出部３〜５のうち二つ以上の検出部から動作したという信号が判定部６に入力されると、判定部６からガスタービンを停止する信号と、ガスタービンに二酸化炭素ガスを噴射する信号とが出力され、ガスタービンが停止されるとともにガスタービンに二酸化炭素ガスが噴射される。

このように構成することで、ガス燃料を用いず油燃料で燃焼を行う油焚き時においてガスタービンが非常事態になった場合にも、二つの温度異常検出部４、５が動作することで非常事態と判定し、非常停止及び二酸化炭素ガスの噴射をすることが可能となる。さらに、この場合は温度異常検出部４、５が二つとも動作しないとガスタービンが非常事態であると判定しないため、どちらか一つの温度異常検出部４、５の誤動作では非常事態と判定せず、火災警報装置２の信頼性を高いものとすることができる。

また、図３を用いて火災警報装置のガス漏れ検出部及び温度異常検出部の詳細について説明する。図３は本発明の実施形態における火災警報装置を示した模式図である。

まず、図３に示すように本発明の実施形態における火災警報装置２は、一つのガス漏れ検出部３と、二つの温度異常検出部４、５と、これらの３つの検出部が接続する判定部６と、を備え、ガス漏れ検出部３は、ガス燃料の濃度が所定の値以上になった場合に動作するガス漏れ検出素子３ａを複数備える。そして、この複数のガス漏れ検出素子３ａは導線３ｂによって直列接続されており、その両端のガス漏れ検出素子３ａの端部は、それぞれ導線３ｂによって判定部６に接続されている。即ち、ガス漏れ検出部３は、判定部６に接続する一つの直列回路のループになっている。

また、二つの温度異常検出部４、５も同様に、それぞれ判定部６に接続する二つのループを形成しており、それぞれ導線４ｂ、５ｂによって直列接続されるとともに所定の温度以上になった場合に動作する温度異常検出素子４ａ、５ａを複数備える。

ガス漏れ検出部３と温度異常検出部４、５とがそれぞれ形成するループには判定部６からそれぞれ電流が流されている。そして、判定部６はそれぞれのループの電流値を監視することとしており、それぞれのループを流れる電流に異常があった場合に、ガス漏れ検出部３や温度異常検出部４、５が動作したことを確認する。なお、検出素子３ａ〜５ａはそれぞれ直列接続されているため、どれか一つの素子でも動作すればループを流れる電流値に異常が発生し、判定部６において動作が確認されることとなる。

ガス漏れ検出素子３ａの具体例として、例えば、酸化錫や酸化亜鉛などの金属酸化物半導体を用いた半導体素子を利用することができる。この半導体素子を備えたガス漏れ検出素子は、半導体素子の温度を３００度から５００度の間に保持して用いることとしており、この温度に保持することによって、半導体素子の表面に酸素を吸着させて抵抗値を高くしている。そして、ガスタービンからガスが漏れた場合、漏れるガスは可燃性であるため酸素と結合し易く、金属酸化物に吸着していた酸素を奪い金属酸化物半導体の抵抗値を下げることとなる。そのため、判定部６ではガス漏れ検出部３のループを流れる電流の電流値が所定の値より増大することで、ガス漏れ検出部３が動作したことを確認する。

一方、温度異常検出素子４ａ、５ａの具体例として、例えば、温度によって抵抗値が変化するサーミスタや、バイメタルを用いたサーモスタット、さらに、ある温度以上で溶断する温度ヒューズを利用することができる。サーモスタット及び温度ヒューズはある温度以上で断線状態となるため、これらを用いた場合は温度異常検出部４、５のループを電流が流れなくなることで、判定部６において温度異常検出部４、５が動作したことが確認される。

また、サーミスタには温度上昇にあわせて抵抗値が上がるもの、下がるもの、ある温度以上で急激に抵抗値が下がるものがあるが、抵抗値が上がるものを用いた場合は温度異常検出部４、５のループを流れる電流の電流値が小さくなることで、判定部６において温度異常検出部４、５が動作したことを検出し、抵抗値が下がるものを用いた場合は電流値が大きくなることで、判定部６において温度異常検出部４、５が動作したことが確認される。

次に、図４を用いてガス漏れ検出部及び温度異常検出部のエンクロージャ内部への配置例について説明する。図４は本発明の実施形態における火災警報装置をエンクロージャ内部に配置した場合の模式的な斜視図及び上面図である。なお、エンクロージャＥｎ、ガスタービンＧＴ及びガスタービンの回転軸ＡＲは破線で示している。

図４（ａ）は、ガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５のそれぞれをガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略垂直な面内に配置した場合について示している。この配置例では、それぞれの検出部３〜５の検出素子３ａ〜５ａを回転軸ＡＲと略垂直な面内かつエンクロージャＥｎ内部の側面及び上面に沿うように配置しており、エンクロージャＥｎの略中央部にガス漏れ検出部３を配置するとともに、その両側に二つの温度異常検出部４、５を配置する。また、それぞれの検出部３〜５の検出素子３ａ〜５ａを接続する導線３ｂ〜５ｂはエンクロージャＥｎ内部の側面及び上面に配置されるとともに、下面にも配置される。この下面に配置される導線３ｂ〜５ｂは、ガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略平行な方向に配置され、ガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略垂直なエンクロージャＥｎの一つの側面から外部に突出するとともに、エンクロージャＥｎの外部に配置された判定部６に接続する。

このように配置することにより、ガスタービンＧＴの中で特に異常を検出したい場所の周囲に検出素子３ａ〜５ａを配置することが可能となる。そのため、ガスタービンＧＴの特に危険な場所の監視を重点的に行なうことができ、早期に異常を発見することができる。

図４（ｂ）は、ガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５のそれぞれをガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略平行な面内に配置した場合について示している。この配置例では、それぞれの検出部３〜５の検出素子３ａ〜５ａを回転軸ＡＲと略平行な方向にそれぞれ配列させるとともにエンクロージャＥｎ内部の上面に配置している。この時、中央の列を形成する検出素子がガス漏れ検出素子３ａであり、その両端の列を形成する検出素子がそれぞれ温度異常検出素子４ａ、５ａである。これらの検出素子３ａ〜５ａを接続する導線３ｂ〜５ｂは、エンクロージャＥｎ内部の上面及びガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略垂直となるエンクロージャＥｎの側面に配置され、下面ではガスタービンＧＴを避けてガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略垂直なエンクロージャＥｎの一つの側面に集められている。そして、その側面からエンクロージャＥｎの外部に突出して、エンクロージャＥｎの外部に配置された判定部６に接続する。

このように配置することにより、エンクロージャＥｎの上面からガスタービンＧＴ全体の状態を監視することが可能となる。そのため、ガスタービンＧＴのどのような場所からガス漏れ及び異常な発熱を起こした場合でも検出することができる。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）と同様に、エンクロージャＥｎ内部の上面にのみにガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５のそれぞれの検出素子３ａ〜５ａが配置された場合であり、図４（ｂ）と温度異常検出素子４ａ、５ａの配置が異なる場合について示している。なお、この配置例については、図面を分かりやすくするために図４（ａ）、（ｂ）と異なり上面図を用いている。

図４（ｃ）に示すように、ガス漏れ検出部３は図４（ｂ）と同様でありガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと平行な方向となるようにエンクロージャＥｎ内部の上面の中央に配置されている。さらに、ガス漏れ検出部３と温度異常検出部４、５とがエンクロージャＥｎ外部の判断部６に接続することや、そのための導線３ｂ〜５ｂの配線方法も同様である。しかしながら、本例は図４（ｂ）と異なり、温度異常検出部４、５の検出素子４ａ、５ａのそれぞれが隣接しておりそれぞれの検出素子４ａ、５ａがほぼ同じ所を検出するように配置されている。また、それぞれの隣接する温度異常検出素子４ａ、５ａはガス漏れ検出部３に沿うように、ガス漏れ検出部３の一方の側と他方の側とに交互に配置される。そのため、それぞれの隣接する温度異常検出素子４ａ、５ａを導線４ｂ、５ｂによって接続すると、ガスタービンＧＴの回転軸ＡＲと略等しい方向に伸びた波型となる。

このように配置することにより、温度異常検出素子４ａ、５ａの二つを一組として配置することとなるので、片側の温度異常検出部しか動作しない場合は誤動作の可能性が高いと判断することができる。また、二つとも動作した場合は即座に非常停止及び二酸化炭素ガスの噴射が行なわれ、局所的な温度異常に対して敏感に反応することができる。

なお、図４（ａ）及び（ｂ）に示した例について、ガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の検出素子３ａ〜５ａがそれぞれ形成する列は、略平行かつガス漏れ検出素子３ａの列を温度異常検出素子４ａ、５ａの列が挟むように配列されているが、配列方法はこの限りではなく、図４（ｃ）に示したように温度異常検出素子４ａ、５ａをそれぞれ隣接させるようにしてもよい。このように配列することで、図４（ａ）及び（ｂ）に示した場合においても、図４（ｃ）に示した場合と同様に、局所的な温度異常に対して敏感に反応することができる。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示したガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の配置方法は一例であり、配置方法はこの限りではなく、上記の方法を組み合わせても構わないし、どのように配置しても構わない。また、ガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の検出素子３ａ〜５ａの数も図３及び図４に示した場合より増減させても構わない。

また、図３及び図４では温度異常検出部４、５として温度異常検出素子４ａ、５ａが直列に接続されたものを示したが、温度異常検出部４、５のいずれか一方、または両方に光ファイバ温度計を用いても構わない。光ファイバ温度計とは、光ファイバにレーザ光などの光を通じた時に、光ファイバ内の分子の振動によって生じるラマン散乱を利用したものであり、散乱光の強度比が光ファイバの温度によって影響を受ける効果を利用している。具体的には、入射光より振動数の小さくなるストークス散乱光と、振動数の大きくなるアンチストークス散乱光との強度比によって温度を計測する。

この光ファイバ温度計は光ファイバの端部からパルス的に光を入射し、光ファイバ内の様々なところで散乱を起こして戻ってくる光をそれぞれ分析するため、光ファイバの温度分布を調べることができる。したがって、この光ファイバ温度計を本発明の温度異常検出部として使用することで、多数の温度異常検出素子を設けることなく温度異常を広範囲において測定することができる。また、光ファイバの太さは数ミリ程度であるため、温度異常検出部の小型化を図ることができる。

また、判定部の判定方法として、図５の本発明の実施形態における火災警報装置の判定部の判定方法の一例を示すフローチャートに示すように行うこととしても構わない。以下にこの判定方法について図１及び図５を用いて説明する。

まず、本例では火災警報装置２の動作が開始すると、判定部６が各検出部３〜５に係るフラグをリセットする。このとき、ガス漏れ検出部３に係るフラグをＧ、温度異常検出部４に係るフラグをＨａ、温度異常検出部５に係るフラグをＨｂとして、各々の値を全て０にする（ＳＴＥＰ１）。

そして、ＳＴＥＰ１でフラグをリセットしたあと、判定部６はまずガス漏れ検出部３がガス漏れを検出した動作をしているかどうか確認する。ガス漏れ検出部３がガス漏れを検出した動作をしている場合（ＳＴＥＰ２、ＹＥＳ）、ガス漏れ検出部３のフラグをＧ＝１にする（ＳＴＥＰ３）。ガス漏れ検出部３が動作していない場合は（ＳＴＥＰ２、ＮＯ）フラグＧを初期状態と同じ０にしたまま次の動作に進む。

ＳＴＥＰ２、３でのガス漏れ検出部３の動作の確認が終わると、次に温度異常検出部４の動作の確認を行う。ここでは、温度異常検出部４が所定の温度以上であるという動作をしている場合（ＳＴＥＰ４、ＹＥＳ）、温度異常検出部の４フラグＨａ＝１とする（ＳＴＥＰ５）。温度異常検出部４が所定の温度以上であるという動作をしていない場合は（ＳＴＥＰ４、ＮＯ）、フラグＨａを初期状態と同じ０にしたまま次の動作に進む。

同様に、ＳＴＥＰ４、５での温度異常検出部４の動作の確認が終わると、温度異常検出部５の動作の確認を行う。温度異常検出部５が所定の温度以上であるという動作をしている場合（ＳＴＥＰ６、ＹＥＳ）、温度異常検出部５のフラグＨｂ＝１とする（ＳＴＥＰ７）。温度異常検出部５が所定の温度以上であるという動作をしていない場合は（ＳＴＥＰ６、ＮＯ）、フラグＨｂを初期状態と同じ０にしたまま次の動作に進む。

ＳＴＥＰ２〜７におけるガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の動作についての確認が終わると、判定部６でそれぞれの結果が統合され、判定が行われる。この時、ガス漏れ検出部３と温度異常検出部４、５とのそれぞれのフラグＧ、Ｈａ、Ｈｂを合計したフラグ合計Ｆを算出し（ＳＴＥＰ８）、このフラグ合計Ｆの値に基づいて判定を行う。フラグ合計Ｆ≧２の場合（ＳＴＥＰ９、ＹＥＳ）、警報を発令する信号を発するとともに（ＳＴＥＰ１０）、ガスタービンを停止する信号と二酸化炭素ガスを噴射する信号とを発する（ＳＴＥＰ１１）。そして、これらの信号を発した後火災警報装置２は動作を終了する。

一方、フラグ合計Ｆ≧２ではない場合は（ＳＴＥＰ９、ＮＯ）、フラグ合計Ｆ＝１かどうかの判定を行う。フラグ合計Ｆ＝１の場合（ＳＴＥＰ１２、ＹＥＳ）、警報を発令する信号を発し（ＳＴＥＰ１３）、ガスタービンに異常があるかどうかを作業者に確認させる。作業者が実際に確認した結果、ガスタービンが非常事態であると判断した場合（ＳＴＥＰ１４、ＹＥＳ）、ガスタービンを停止する信号と二酸化炭素ガスを噴射する信号とを発して（ＳＴＥＰ１１）、火災警報装置２の動作を終了する。

これに対し、ＳＴＥＰ１４においてガスタービンを実際に確認した結果、作業者によって非常事態でないと判断された場合（ＳＴＥＰ１４、ＮＯ）、開始直後の各検出部３〜５のフラグのリセットを行い（ＳＴＥＰ１）、引き続きガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の動作の確認を行う（ＳＴＥＰ２〜７）。

また、ＳＴＥＰ１２においてフラグ合計Ｆ＝１でない場合（ＳＴＥＰ１２、ＮＯ）、即ちフラグ合計Ｆ＝０でありガスタービンの異常が検出されない場合は、ガス漏れ検出部３の動作の確認まで戻り（ＳＴＥＰ２）、引き続きガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の動作の確認を行う（ＳＴＥＰ２〜７）。

この例のように判定部６が判定することとしても、ガス漏れ検出部３及び温度異常検出部４、５の中から二つが動作した場合にガスタービンを停止し、二酸化炭素ガスを噴射することとしているため、ガス燃料の漏れが生じない油焚き時においても、温度異常検出部４、５が二つとも動作することで非常停止及び二酸化炭素ガスの噴射をすることが可能となる。また、検出部３〜５のいずれか一つが動作して警報が発令された場合に、作業者が警報を停止させても判定動作はその後も繰り返されるため、発令された警報が誤動作によるものかどうかを確認することができる。

本発明は、ガスタービンの状態を監視し、非常事態かどうかを判定する火災警報装置において利用可能である。特に、油焚きを行なうガスタービンや、油焚きとガス焚きとを併用するデュアル式のガスタービンに利用すると好ましい。

は、本発明の実施形態における火災警報装置を用いた非常停止装置のブロック図である。は、本発明の実施形態における火災警報装置の判定部の判定動作を示すシーケンス図である。は、本発明の実施形態における火災警報装置を示した模式図である。は、本発明の実施形態における火災警報装置をエンクロージャ内部に配置した場合の模式的な斜視図及び上面図である。は、本発明の実施形態における火災警報装置の判定部の判定方法の一例を示すフローチャートである。は、ガスタービン及びエンクロージャの模式図である。は、従来の火災警報装置を用いた非常停止装置のブロック図である。

符号の説明

１非常停止装置
２火災警報装置
３ガス漏れ検出部
３ａガス漏れ検出素子
３ｂ導線
４温度異常検出部
４ａ温度異常検出素子
４ｂ導線
５温度異常検出部
５ａ温度異常検出素子
５ｂ導線
６判定部
７警報発令部
８二酸化炭素ガス噴射部
９ガスタービン停止部

Claims

ガスタービンの周囲の異常を検出して動作する検出部を備えるとともに、当該検出部の動作を確認することにより前記ガスタービンの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発する火災警報装置において、
前記検出部として、前記ガスタービンの周囲の検出対象のガスが所定の濃度以上である場合に動作するガス漏れ検出部と、前記ガスタービンの周囲の温度が所定の温度以上である場合に動作する第１の温度異常検出部及び第２の温度異常検出部と、を備えるとともに、
前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、の動作に基づいて前記ガスタービンの状態を判定するとともに、当該判定結果に基づいた信号を発する判定部と、を備え、
前記ガス漏れ検出部が、前記ガスタービンと外部とを遮蔽するエンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略垂直な面内で前記エンクロージャの略中央部に側面及び上面に複数配置され、検出対象のガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガス漏れ検出素子と、当該複数のガス漏れ検出素子を直列接続する導線と、を備え、
前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部が、前記エンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略垂直な面内で前記ガス漏れ検出素子の両側に前記エンクロージャの側面及び上面に複数配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度異常検出素子と、当該複数の温度異常検出素子を直列接続する導線と、をそれぞれ備え、
前記判定部が、前記ガス漏れ検出部に電流を流すとともに当該ガス漏れ検出部を流れる電流値を検出し、また、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部のそれぞれに電流を流すとともに当該第１の温度異常検出部及び当該第２の温度異常検出部を流れる電流値をそれぞれ検出し、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち二つ以上が動作した場合に前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発することを特徴とする火災警報装置。
ガスタービンの周囲の異常を検出して動作する検出部を備えるとともに、当該検出部の動作を確認することにより前記ガスタービンの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発する火災警報装置において、
前記検出部として、前記ガスタービンの周囲の検出対象のガスが所定の濃度以上である場合に動作するガス漏れ検出部と、前記ガスタービンの周囲の温度が所定の温度以上である場合に動作する第１の温度異常検出部及び第２の温度異常検出部と、を備えるとともに、
前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、の動作に基づいて前記ガスタービンの状態を判定するとともに、当該判定結果に基づいた信号を発する判定部と、を備え、
前記ガス漏れ検出部が、前記ガスタービンと外部とを遮蔽するエンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略平行な方向に中央の列を形成するように前記エンクロージャの上面に複数配置され、検出対象のガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガス漏れ検出素子と、当該複数のガス漏れ検出素子を直列接続する導線と、を備え、
前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部が、前記エンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略平行な方向に前記ガス漏れ検出素子の列の両端の列を形成するように前記エンクロージャの上面に複数配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度異常検出素子と、当該複数の温度異常検出素子を直列接続する導線と、をそれぞれ備え、
前記判定部が、前記ガス漏れ検出部に電流を流すとともに当該ガス漏れ検出部を流れる電流値を検出し、また、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部のそれぞれに電流を流すとともに当該第１の温度異常検出部及び当該第２の温度異常検出部を流れる電流値をそれぞれ検出し、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち二つ以上が動作した場合に前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発することを特徴とする火災警報装置。
ガスタービンの周囲の異常を検出して動作する検出部を備えるとともに、当該検出部の動作を確認することにより前記ガスタービンの状態を判定し、当該判定結果に基づいて前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発する火災警報装置において、
前記検出部として、前記ガスタービンの周囲の検出対象のガスが所定の濃度以上である場合に動作するガス漏れ検出部と、前記ガスタービンの周囲の温度が所定の温度以上である場合に動作する第１の温度異常検出部及び第２の温度異常検出部と、を備えるとともに、
前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、の動作に基づいて前記ガスタービンの状態を判定するとともに、当該判定結果に基づいた信号を発する判定部と、を備え、
前記ガス漏れ検出部が、前記ガスタービンと外部とを遮蔽するエンクロージャの内部において、前記ガスタービンの回転軸と略平行な方向に中央の列を形成するように前記エンクロージャの上面に複数配置され、検出対象のガスの濃度に応じて抵抗値が変化するガス漏れ検出素子と、当該複数のガス漏れ検出素子を直列接続する導線と、を備え、
前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部が、前記エンクロージャの内部において、互いにほぼ同じところを検出するように配置され、かつ、それぞれ前記ガス漏れ検出素子の列に沿うように前記ガス漏れ検出部の一方の側と他方の側とに交互に、前記エンクロージャの上面に複数配置され、温度に応じて抵抗値が変化する温度異常検出素子と、当該複数の温度異常検出素子を直列接続する導線と、をそれぞれ備え、
前記判定部が、前記ガス漏れ検出部に電流を流すとともに当該ガス漏れ検出部を流れる電流値を検出し、また、前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部のそれぞれに電流を流すとともに当該第１の温度異常検出部及び当該第２の温度異常検出部を流れる電流値をそれぞれ検出し、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち二つ以上が動作した場合に前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発することを特徴とする火災警報装置。
前記判定部が前記ガスタービンを非常停止させるための信号を発すると同時に、前記ガスタービンに二酸化炭素ガスを噴射させるための信号を発することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の火災警報装置。
前記判定部が、前記ガス漏れ検出部と、前記第１の温度異常検出部と、前記第２の温度異常検出部と、のうち少なくとも一つが動作した場合に警報を発令するための信号を発することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の火災警報装置。
前記第１の温度異常検出部及び前記第２の温度異常検出部の少なくとも一つが、光ファイバに通じる光の散乱光の強度比により温度を計測する光ファイバ温度計であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の火災警報装置。