JP5787857B2 - ガスタービン冷却系統の制御方法、この方法を実行する制御装置、これを備えているガスタービン設備 - Google Patents
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Description
ガスタービンの空気圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、該冷却空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部に供給する冷却空気圧縮機と、を備えているガスタービン冷却系統の制御方法において、前記高温部に供給する前記冷却空気の流量相当値についての目標値と該冷却空気の温度との関係を定めた目標値設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度に応じた目標値を定める目標値設定工程と、前記冷却空気の流量を調節する冷却空気量調節器の補正駆動量として、前記目標値に対する、検出された前記冷却空気の前記流量相当値の偏差が小さくなる補正駆動量を求める補正駆動量算出工程と、前記補正駆動量に応じた駆動指令を前記冷却空気量調節器に出力する駆動指令出力工程と、を実行することを特徴とする。
ガスタービンの空気圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、該冷却空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部に供給する冷却空気圧縮機と、を備えているガスタービン冷却系統の制御装置において、前記冷却空気の流量相当値についての目標値と該冷却空気の温度との関係を定めた目標値設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度に応じた目標値を定める目標値設定部と、前記冷却空気の流量を調節する冷却空気量調節器の補正駆動量として、前記目標値に対する、検出された前記冷却空気の前記流量相当値の偏差が小さくなる補正駆動量を求める補正駆動量算出部と、前記補正駆動量に応じた駆動指令を前記冷却空気量調節器に出力する駆動指令出力部と、を有することを特徴とする。
以上のいずれかの制御装置と、前記高温部に供給する前記冷却空気の温度を検出する温度計、該冷却空気の前記流量相当値を検出する流量相当値計、前記冷却器、前記冷却空気圧縮機、及び前記冷却空気量調節器を備えている前記ガスタービン冷却系統と、前記ガスタービンと、を備えていることを特徴とする。
このため、この燃焼筒13には、外周面と内周面との間を通る冷却空気通路が形成されている。この冷却空気通路は、燃焼筒13の外周側において、上流側と下流側とのそれぞれで開口しており、下流側の開口が冷却空気の流入口を成し、上流側の開口が冷却空気の排出口を成している。燃焼筒13の下流側の開口から冷却空気通路内に流入した冷却空気は、燃焼筒13の壁面を冷却した後、燃焼筒13の上流側の開口から流出し、燃焼用空気として燃焼器12に回収される。
次に、ガスタービン設備に関する上記実施形態の第一変形例について、図6に基づいて説明する。
次に、ガスタービン設備の上記実施形態の第二変形例について、図7に基づいて説明する。
上記実施形態では、差圧計46を設け、この差圧計46で検知された差圧ΔPに基づいて、燃焼器12の燃焼筒13に供給する冷却空気の流量を制御している。しかしながら、この差圧計46の替りに、燃焼器12に供給する冷却空気の流量を検知する流量計を、空気圧縮機11から抽気した圧縮空気を燃焼器12の燃焼筒13に送るライン中のいずれかの位置に設け、この流量計で検知された流量に基づいて、燃焼器12の燃焼筒13に供給する冷却空気の流量を制御するようにしてもよい。この場合、IGV制御系51の差圧目標値設定部52は、流量目標値設定部となる。そして、この流量目標設定部は、流量目標値と、ガスタービン出力Pと、温度計45で検知される加圧冷却空気の温度Tとの関係を示す流量目標値設定関数を用いて、ガスタービン出力Pと加圧冷却空気の温度Tとに応じた流量目標値を定めることになる。さらに、IGV制御系51の減算器53は、この流量目標値と流量計で検知された流量との偏差を求めることになる。
また、上記実施形態では、空気圧縮機11の吐出圧と加圧冷却空気の燃焼器12への入口圧との差圧ΔPを検知するために差圧計46を設置しているが、空気圧縮機11の吐出圧と加圧冷却空気の燃焼器12への入口圧とをそれぞれ個別に設けた圧力計で検知し、制御装置50又は50aでその圧力差を演算して差圧ΔPとしてもよい。
Claims (16)
- ガスタービンの空気圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、該冷却空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部に供給する冷却空気圧縮機と、を備えているガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記高温部に供給する前記冷却空気の流量相当値についての目標値と該冷却空気の温度との関係を定めた目標値設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度に応じた目標値を定める目標値設定工程と、
前記冷却空気の流量を調節する冷却空気量調節器の補正駆動量として、前記目標値に対する、検出された前記冷却空気の前記流量相当値の偏差が小さくなる補正駆動量を求める補正駆動量算出工程と、
前記補正駆動量に応じた駆動指令を前記冷却空気量調節器に出力する駆動指令出力工程と、
を実行することを特徴とするガスタービン冷却系統の制御方法。 - 請求項1に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記目標値設定関数は、前記目標値と前記冷却空気の温度とガスタービン出力相当値との関係を定めており、前記目標値設定工程では、該目標値設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度と外部から得られた前記ガスタービン出力相当値とに応じた目標値を定める、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御方法。 - 請求項1又は2に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記冷却空気の温度と前記冷却空気量調節器の駆動量との関係を示す駆動量設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度に応じた先行駆動量を定める先行駆動量設定工程を実行し、
前記駆動指令出力工程では、前記先行駆動量設定工程で定めた前記先行駆動量に前記補正駆動量を加えた駆動量に応じた駆動指令を出力する、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御方法。 - 請求項3に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記駆動量設定関数は、前記冷却空気の温度と、ガスタービン出力相当値と、前記冷却空気量調節器の駆動量との関係を定めており、前記先行駆動量設定工程では、該駆動量設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度と外部から得られた前記ガスタービン出力相当値とに応じた前記先行駆動量を定める、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御方法。 - ガスタービンの空気圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、該冷却空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部に供給する冷却空気圧縮機と、を備えているガスタービン冷却系統の制御装置において、
前記冷却空気の流量相当値についての目標値と該冷却空気の温度との関係を定めた目標値設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度に応じた目標値を定める目標値設定部と、
前記冷却空気の流量を調節する冷却空気量調節器の補正駆動量として、前記目標値に対する、検出された前記冷却空気の前記流量相当値の偏差が小さくなる補正駆動量を求める補正駆動量算出部と、
前記補正駆動量に応じた駆動指令を前記冷却空気量調節器に出力する駆動指令出力部と、
を有することを特徴とするガスタービン冷却系統の制御装置。 - 請求項5に記載のガスタービン冷却系統の制御装置において、
前記目標値設定関数は、前記目標値と前記冷却空気の温度とガスタービン出力相当値との関係を定めており、前記目標値設定部は、該目標値設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度と外部から得られた前記ガスタービン出力相当値とに応じた目標値を定める、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御装置。 - 請求項5又は6に記載のガスタービン冷却系統の制御装置において、
前記目標値設定関数は、前記冷却空気の温度が高くなるに連れて前記目標値が大きくなる関係を示す関数である、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御装置。 - 請求項5から7のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統の制御装置において、
前記冷却空気の温度と前記冷却空気量調節器の駆動量との関係を示す駆動量設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度に応じた先行駆動量を定める先行駆動量設定部を有し、
前記駆動指令出力部は、前記先行駆動量設定部が定めた前記先行駆動量に前記補正駆動量を加えた駆動量に応じた駆動指令を出力する、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御装置。 - 請求項8に記載のガスタービン冷却系統の制御装置において、
前記駆動量設定関数は、前記冷却空気の温度と、ガスタービン出力相当値と、前記冷却空気量調節器の駆動量との関係を定めており、前記先行駆動量設定部は、該駆動量設定関数を用いて、検出された前記冷却空気の温度と外部から得られた前記ガスタービン出力相当値とに応じた先行駆動量を定める、
ことを特徴とするガスタービン冷却系統の制御装置。 - 請求項5から9のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記高温部に供給する前記冷却空気の温度を検出する温度計、該冷却空気の前記流量相当値を検出する流量相当値計、前記冷却器、前記冷却空気圧縮機、及び前記冷却空気量調節器を備えている前記ガスタービン冷却系統と、
前記ガスタービンと、
を備えていることを特徴とするガスタービン設備。 - 請求項10に記載のガスタービン設備において、
前記冷却器は、前記空気圧縮機からの圧縮空気と冷却媒体とを熱交換させる熱交換器と、前記冷却媒体の流量を調節する媒体量調節器と、を有し、
前記制御装置は、前記高温部に供給される前記冷却空気の温度が、該冷却空気の温度の目標値である温度目標値になるよう、前記媒体量調節器に対して駆動指令を出力する駆動指令出力部を有する、
ことを特徴とするガスタービン設備。 - 請求項11に記載のガスタービン設備において、
前記制御装置は、前記高温部に供給される前記冷却空気の温度の目標値である温度目標値とガスタービン出力相当値との関係を示す温度目標値設定関数を用いて、外部から得られた前記ガスタービン出力相当値に応じた前記温度目標値を定める温度目標値設定部を有する、
ことを特徴とするガスタービン設備。 - 請求項11又は12に記載のガスタービン設備において、
前記冷却器の前記熱交換器は、空気を前記冷却媒体として前記圧縮空気と熱交換させるラジエターであり、前記冷却器の前記媒体量調節器は、前記ラジエターに送る前記空気の流量を調節できるファンである、
ことを特徴とするガスタービン設備。 - 請求項13に記載のガスタービン設備において、
前記ファンから前記ラジエターに送られた空気と、前記ガスタービンの燃焼器に送る燃料とを熱交換させて、該燃料を加熱する燃料予熱器を備えている、
ことを特徴とするガスタービン設備。 - 請求項13に記載のガスタービン設備において、
前記ガスタービンから排気された燃焼ガスとの熱交換で蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記ファンから前記ラジエターに送られた空気と、前記ガスタービンの燃焼器に送る燃料とを熱交換させて、該燃料を加熱する第一燃料予熱器と、
前記燃料と前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気又は加熱された水とを熱交換させて該燃料を加熱する第二燃料予熱器と、
を備えていることを特徴とするガスタービン設備。 - 請求項11又は12に記載のガスタービン設備において、
前記ガスタービンから排気された燃焼ガスとの熱交換で蒸気を発生させる排熱回収ボイラーを備え、
前記冷却器の前記熱交換器は、前記排熱回収ボイラーに送る水を前記冷却媒体として前記圧縮空気と熱交換させるボイラー水予熱器であり、前記冷却器の前記媒体量調節器は、前記ボイラー水予熱器に送る前記水の流量を調節する水量調節器である、
ことを特徴とするガスタービン設備。
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