JP6203652B2 - 冷却装置の制御装置、冷却装置、ガスタービン、冷却装置の制御方法、及びガスタービンの制御方法 - Google Patents
冷却装置の制御装置、冷却装置、ガスタービン、冷却装置の制御方法、及びガスタービンの制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6203652B2 JP6203652B2 JP2014017198A JP2014017198A JP6203652B2 JP 6203652 B2 JP6203652 B2 JP 6203652B2 JP 2014017198 A JP2014017198 A JP 2014017198A JP 2014017198 A JP2014017198 A JP 2014017198A JP 6203652 B2 JP6203652 B2 JP 6203652B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- combustor
- operating
- cooling
- cooling air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
高温部品の冷却媒体として、特許文献1には、圧縮機出口の車室空気を一部抽気し、クーラで冷却した後、ブーストコンプレッサ(以下「ブーコン」という。)で昇圧した空気を用いることが開示されている。
複数のブーコンを備えた設備では、ガスタービンの運転状態に応じてブーコンの運転台数を適正に決定する台数制御を適用する必要がある。
従って、本構成は、高温部品を冷却するための冷却空気を吐出する圧縮機の運転台数を適正に決定できる。
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態に係るガスタービン10の全体構成図である。
圧縮機12は、回転軸18により駆動されることで、空気取込口から取り込まれた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。燃焼器14は、圧縮機12から車室20へ導入された圧縮空気に燃料を噴射して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる。タービン16は、燃焼器14で発生した燃焼ガスによって回転駆動する。
冷却装置24は、燃焼器14へ供給される圧縮空気の一部を抽気し、再び圧縮してガスタービン10の冷却対象の冷却空気とする。なお、冷却対象は、高温に曝される部品(以下「高温部品」という。)であり、例えば燃焼器14やタービンブレード(静翼や動翼等)である。本第1実施形態では、高温部品を燃焼器14として説明する。
冷却装置24は、抽気した圧縮空気を再び圧縮する圧縮機(ブーストコンプレッサ。以下「ブーコン」という。)を、並列に複数台備えている。
本第1実施形態に係る冷却装置24は、2つのブーコン30A,30Bを備えている。
ブーコン30A,30Bから送出された圧縮空気は、送出管40A,40B及びマニホールド42を介して、燃焼器14へ送られ、燃焼器14を冷却する。
また、ブーコン30A,30Bが吐出する圧縮空気の流量(以下「冷却空気量」という。)は不図示の流量計によって計測される。
負荷設定値入力部52は、ガスタービン10の負荷(以下「GT負荷」という。)の設定値(以下「負荷設定」という。)が入力される。
運転台数決定部54は、ブーコン30の運転台数をGT負荷に応じて決定する。
ブーコン制御部56は、ブーコン30の運転開始及び運転停止を制御する。
アンチサージ弁制御部58は、ブーコン30がサージしないように、アンチサージ弁46の開閉を制御する。
台数決定閾値は、図5に示されるように、ブーコン30の運転台数を1台から2台、又は2台から1台に切り替える場合のGT負荷である。なお、GT負荷の増加に伴い、高温部品を冷却のために必要な空気量(以下「必要冷却空気量」という。)も増加する。このGT負荷に応じた必要冷却空気量を確保するためにブーコン30の運転台数は1台から2台とされる。
このように、台数決定閾値は、ブーコン30が吐出する冷却空気量に応じて予め設定されている。すなわち、ブーコン30が吐出する冷却空気量が少なければ、台数決定閾値はGT負荷の低い側となり、冷却空気の量が多ければ、台数決定閾値はGT負荷の高い側となる。
燃焼パラメータは、外乱の影響がより小さいので、様々な外乱により変化する可能性のあるGT負荷よりも、燃焼パラメータを用いることでブーコン台数制御に係る設計及び調整し易さが向上する。
そして、ガスタービン10の制御装置50は、ブーコン30の運転台数をガスタービン10の負荷に応じて決定するので、高温部品を冷却するための冷却空気を吐出するブーコン30の運転台数が適正に決定される。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
負荷急減は、例えば、ガスタービン10から負荷を遮断する負荷遮断(系統解列)、商用電力系統への電力供給を停止して工場で必要な電力のみを賄う所内単独運転、商用電力系統の周波数の急増時等に生じる。
図7に示されるように、時間TAにおいて負荷急減信号が発せられても、GT負荷が負荷設定で示される設定値まで低下するには遅れが生じる。このため、GT負荷が台数決定閾値に低下する時間TBまで待ってブーコン30の運転台数を減らすと、負荷急減信号が発せられてからΔT時間だけ遅れて運転台数を減らすこととなる。このため、負荷急減信号と共にブーコン30の運転台数を減らすと、応答遅れ無くブーコン30の運転台数を減らすことができる。
図8の横軸はブーコン30が吐出する圧縮空気の流量(冷却空気量)であり、縦軸はブーコン30の入口圧力と出口圧力の圧力比である。
図8の破線は、ブーコン30のIGVの開度に応じた作動線であり、GVが開くほど流量は大きくなる。実線はサージラインである。また、点Aはガスタービン10の負荷急減前におけるブーコン30の運転点であり、点Bはガスタービン10の負荷急減後におけるブーコン30の運転点である。点Aと点Bを結ぶ一点鎖線aは応答遅れΔTが生じた場合の運転点の軌跡であり、一点鎖線bは本第2実施形態に係る運転点の軌跡、すなわち応答遅れΔTのない場合の運転点の軌跡である。
負荷急減信号が発せられると、ガスタービン10の負荷を低下させるために圧縮機12の吐出圧力は低下する。このため、ブーコン30の入口圧力が低下するものの、一時的にブーコン30の出口圧力は高いままとなり、圧力比は高くなる。従って、運転点はサージラインに近づく一点鎖線aのような軌跡を描き、ブーコン30がサージする可能性が高くなる。
一方、応答遅れΔTが無くブーコン30の運転台数を減らすと、ブーコン30の入口圧力の低下と共に、運転台数が減ることによりブーコン30の出口圧力も低下するため、運転点はサージラインから離れた一点鎖線bのような軌跡を描く。この結果、本第2実施形態に係る制御装置50は、ガスタービン10の負荷が急減する場合でも、ブーコン30のサージを防止できる。
図9に示されるように、負荷急減信号が発せられるタイミング(時間TA)でGT負荷は減少し、圧力比は一時的に増加し、流量は一時的に低下するものの、応答遅れΔTが無くブーコン30を停止させた場合の方が、ブーコン30の停止に応答遅れがある場合に比べ変動が少ない。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
本第3実施形態に係る制御装置50は、負荷急減信号が発せられると、ブーコン30の運転台数を減少させ、負荷急減から所定時間経過した場合に、ガスタービン10の負荷に応じてブーコン30の運転台数を決定する。なお、上記所定時間は、ブーコン30が送出する冷却空気量が整定し、ブーコン30がサージするおそれが無い時間であり、以下「判定時間」という。
ここで、図11は、GT負荷の時間変化とブーコン30の運転台数との関係を示す図である。
図11に示されるように、本第3実施形態に係るブーコン台数制御処理は、負荷急減信号が発せられると、台数決定閾値を超える負荷設定であっても、ステップ302においてブーコン30Bを停止させ、1台運転とする。
以下、本発明の第4実施形態について説明する。
本第4実施形態に係る制御装置50は、負荷急減信号が発せられ、ブーコン30の運転台数を減少させた後、判定時間TCが経過する前でも、高温部品を冷却のために必要とする冷却空気量(以下「必要冷却空気量」という。)に応じてブーコン30の運転台数を決定する。なお、必要冷却空気量は、例えばガスタービン10の負荷に応じて予め決定されている。
ステップ301では、ブーコン30を1台停止した場合に、必要冷却空気量を確保可能か否かを判定し、肯定判定の場合はステップ302へ移行し、否定判定の場合はブーコン30の2台運転を継続した状態で本ブーコン台数制御処理を終了する。
以下、本発明の第5実施形態について説明する。
そして、本第5実施形態に係る制御装置50は、負荷急増信号が発せられると、負荷急増後の負荷設定に応じてブーコン30の運転台数を決定する。
図14に示されるように、時間TA’において負荷急増信号が発せられても、GT負荷が負荷設定で示される設定値まで増加するには遅れが生じる。このため、GT負荷が台数決定閾値に増加する時間TB’まで待ってブーコン30の運転台数を増すと、負荷急増信号が発せられてからΔT’だけ遅れて運転台数を増すこととなる。このため、負荷急増信号と共にブーコン30の運転台数を増すと、応答遅れ無くブーコン30の運転台数を増すことができる。
応答遅れΔT’が生じる場合、1台運転されているブーコン30の冷却空気量がガスタービン10の負荷の増加と共に増加する。しかし、時間TB’において2台目のブーコン30Bを起動させると、ブーコン30A,30Bから吐出される冷却空気量が必要冷却空気量を満たさない時間帯(図15の領域α)が生じる可能性がある。一方、応答遅れ無くブーコン30の運転台数を増すと、冷却空気量は必要冷却空気量を満たし、冷却空気量の不足をより確実に防止できる。
14 燃焼器
24 冷却装置
30 ブーストコンプレッサ(ブーコン)
50 制御装置
54 運転台数決定部
Claims (9)
- 燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して冷却空気とする圧縮機を並列に複数台備えた冷却装置の制御装置であって、
前記圧縮機の運転台数を負荷に応じて決定する運転台数決定手段を備える冷却装置の制御装置。 - 燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して冷却空気とする圧縮機を並列に複数台備えた冷却装置の制御装置であって、
前記圧縮機の運転台数を燃焼器の燃焼に関係する1つ以上のパラメータに応じて決定する運転台数決定手段を備える冷却装置の制御装置。 - 燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して冷却空気とする圧縮機を並列に複数台備えた冷却装置の制御装置であって、
負荷を急減又は急増させる信号が発せられると、前記負荷の急減又は急増後の負荷設定に応じて前記圧縮機の運転台数を決定する運転台数決定手段を備える冷却装置の制御装置。 - 前記運転台数決定手段は、前記負荷を急減又は急増させる信号が発せられると、前記圧縮機の運転台数を減少又は増加させ、前記負荷の急減又は急増から所定時間経過した場合に、前記負荷設定に応じて前記圧縮機の運転台数を決定する請求項3記載の冷却装置の制御装置。
- 燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して冷却空気とする圧縮機を並列に複数台備えた冷却装置の制御装置であって、
負荷を急減させる信号が発せられると、冷却のために必要とする冷却空気の量である必要冷却空気量に応じて前記圧縮機の運転台数を決定し、前記圧縮機の吐出する前記冷却空気の量である冷却空気量が前記必要冷却空気量を超える場合は、前記負荷の急減又は急増から所定時間経過した場合に、負荷設定に応じて前記圧縮機の運転台数を決定する運転台数決定手段を備える冷却装置の制御装置。 - 前記燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して冷却空気とする、並列に接続された複数の前記圧縮機と、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の前記制御装置と、
を備える冷却装置。 - 燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する前記燃焼器と、
前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
前記燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して高温部品の冷却空気とする、並列に接続された複数の前記圧縮機と、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の前記制御装置と、
を備えるガスタービン。 - 燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して冷却空気とする圧縮機を並列に複数台備えた冷却装置の制御方法であって、
前記圧縮機の運転台数を負荷に応じて決定する冷却装置の制御方法。 - 燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記燃焼器へ供給される圧縮空気の一部を再び圧縮して高温部品の冷却空気とする、並列に接続された複数の圧縮機と、を備えるガスタービンの制御方法であって、
前記圧縮機の運転台数を負荷に応じて決定するガスタービンの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014017198A JP6203652B2 (ja) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | 冷却装置の制御装置、冷却装置、ガスタービン、冷却装置の制御方法、及びガスタービンの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014017198A JP6203652B2 (ja) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | 冷却装置の制御装置、冷却装置、ガスタービン、冷却装置の制御方法、及びガスタービンの制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015143503A JP2015143503A (ja) | 2015-08-06 |
JP6203652B2 true JP6203652B2 (ja) | 2017-09-27 |
Family
ID=53888701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014017198A Expired - Fee Related JP6203652B2 (ja) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | 冷却装置の制御装置、冷却装置、ガスタービン、冷却装置の制御方法、及びガスタービンの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6203652B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104737631B (zh) * | 2012-09-05 | 2018-05-08 | 三井金属矿业株式会社 | 印刷布线板的制造方法及印刷布线板 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3431435B2 (ja) * | 1997-01-06 | 2003-07-28 | 株式会社日立製作所 | コンバインド発電プラントおよびクローズド空気冷却ガスタービンシステム |
JP2001140659A (ja) * | 1999-11-16 | 2001-05-22 | Hitachi Ltd | ガスタービン |
JP3593488B2 (ja) * | 2000-02-25 | 2004-11-24 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン |
-
2014
- 2014-01-31 JP JP2014017198A patent/JP6203652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104737631B (zh) * | 2012-09-05 | 2018-05-08 | 三井金属矿业株式会社 | 印刷布线板的制造方法及印刷布线板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015143503A (ja) | 2015-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170030268A1 (en) | Method and arrangement for gas turbine engine surge control | |
CN101163887B (zh) | 用于在停止期间控制变速压缩机的系统和方法 | |
AU2007347705B2 (en) | Anti-bogdown control system for turbine/compressor systems | |
US10859002B2 (en) | Method for controlling surge margin of gas turbine and extraction device for gas turbine | |
JP6454564B2 (ja) | ターボ冷凍機 | |
EP3118435B1 (en) | Power augmentation system for a gas turbine using compressed air storage | |
US20180340468A1 (en) | Gas turbine and component-temperature adjustment method therefor | |
JP2007509268A (ja) | 遠心圧縮機内の安定性を制御するシステム及び方法 | |
CN104534713A (zh) | 一种双机快速降温低温制冷系统及方法 | |
CN105318459A (zh) | 空气调节装置 | |
JP2010025069A (ja) | 2軸式ガスタービンシステムの制御装置 | |
CN103899419A (zh) | 轴流压缩机以及轴流压缩机的运转方法 | |
CN109964091B (zh) | 在气体旁通阀故障期间控制蒸气压缩系统的方法 | |
JP6654190B2 (ja) | 一連の極低温圧縮機における流体の圧力及び温度制御のための方法 | |
JP6947732B2 (ja) | 可変入口ガイドベーンを使用した圧縮機列の始動 | |
JP5415484B2 (ja) | 蒸気システム | |
CN104296435A (zh) | 制冷系统及控制该制冷系统的方法 | |
EP3408543B2 (en) | Compressor train start-up using variable inlet guide vanes | |
CN104373221B (zh) | 具有二氧化碳分离的燃气涡轮动力装置的运行 | |
JP6203652B2 (ja) | 冷却装置の制御装置、冷却装置、ガスタービン、冷却装置の制御方法、及びガスタービンの制御方法 | |
JP2005188411A (ja) | 2軸式ガスタービンの運転制御方法と2軸式ガスタービン、及び2軸式ガスタービンの運転制御装置 | |
JP6855160B2 (ja) | 熱源システムの台数制御装置及びその方法並びに熱源システム | |
Kurz et al. | Upstream and midstream compression applications: part 2—implications on operation and control of the compression equipment | |
EP3425176B1 (en) | Waste heat recovery device, internal combustion system, ship, and control method for waste heat recovery device | |
JP3959172B2 (ja) | 蒸気タービンの制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160727 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170502 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170703 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170801 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170830 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6203652 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |