JP6492737B2 - ガスタービン、及びガスタービンの制御方法 - Google Patents

Description

本発明はガスタービンに関し、特に、タービンを構成する高温部材のクリープ損傷を効果的に防止するガスタービンに関する。

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器、及び、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスによって回転して回転エネルギーを発生させるタービンを備える。ガスタービンを駆動源とする発電装置においては、特許文献１に記載されているように圧縮機から取り出された抽気をタービンの冷却に用いている。
圧縮機から必要以上に抽気すると燃焼用空気が減少して発電出力が低下するという問題があり、一方で高温部材の冷却が不十分であるとクリープ損傷が発生してガスタービンの高温部材の寿命を低下させるという問題がある。そこで、必要最小限の冷却用空気を確保しつつ最大限の発電出力を得られるように、抽気量が調整されている。

国際公開番号ＷＯ２０１０／０８４５７３

抽気量は、抽気用配管にオリフィスを挿入することによって調整されている。
しかし、オリフィスは一旦配管に挿入されると、容易には調整、交換をすることができない。仮に、抽気量が高温部材の冷却に不十分であった場合には、クリープ損傷を防止する観点から、発電出力を降下させて高温部材の温度上昇を抑制するといった措置を取る必要があった。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、空気を圧縮する圧縮機と、前記空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えたガスタービンであって、前記圧縮機に導入される前記空気を冷却する吸気冷却手段と、タービンケーシングに設けられ、前記タービンの動翼とシュラウドとの間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間と、前記圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した前記冷却用気体を前記クリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管と、前記クリアランスコントロール用配管に設けられて、前記冷却用気体の流量を調節する遮断弁と、前記タービン内の高温部材の温度を検知する温度検知手段と、前記吸気冷却手段及び前記遮断弁を作動させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が起動するように制御することを特徴する。

請求項２に記載の発明は、前記圧縮機から前記冷却用気体を抽出する抽気配管と、前記抽気配管から分岐した前記クリアランスコントロール用配管、及び、前記冷却用気体を前記タービン中の高温部材を冷却する冷却空間内に導入する冷却用配管と、を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記上限閾値温度は、第一の上限閾値温度と第一の上限閾値温度よりも高い第二の上限閾値温度とを含み、前記制御手段は、前記高温部材の温度が第一の上限閾値温度以上となった場合に前記吸気冷却手段が起動するように制御し、前記高温部材の温度が第二の上限閾値温度以上となった場合に前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記高温部材の温度が、前記上限閾値温度よりも低い前記下限閾値温度未満となった場合に、前記遮断弁を開放方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が停止するように制御することを特徴する。
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記高温部材の温度が前記第二の上限閾値温度よりも低い第二の下限閾値温度未満となった場合に前記遮断弁を開放方向に駆動するように制御し、前記高温部材の温度が前記第一の上限閾値温度よりも低い第一の下限閾値温度未満となった場合に前記吸気冷却手段が停止するように制御することを特徴する。
請求項６に記載の発明は、空気を圧縮する圧縮機と、前記空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えたガスタービンの制御方法であって、前記ガスタービンは、前記圧縮機に導入される前記空気を冷却する吸気冷却手段と、タービンケーシングに設けられ、前記タービンの動翼とシュラウドとの間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間と、前記圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した前記冷却用気体を前記クリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管と、前記クリアランスコントロール用配管に設けられて、前記冷却用気体の流量を調節する遮断弁と、前記タービン内の高温部材の温度を検知する温度検知手段と、を備えており、前記高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、前記遮断弁を閉止方向に駆動し、且つ前記吸気冷却手段を起動することを特徴する。

本発明によれば、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動してクリアランスコントロール用に用いられる冷却用気体の流量を低下させ、且つ吸気冷却手段を起動して空気を冷却するので、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るガスタービンの主要部を示したブロック図である。 タービンの一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。 本発明の変形実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態に係るガスタービンの運転方法は、タービンを構成する高温部材の温度がクリープ損傷の虞がある温度域にまで上昇した場合に、圧縮機前段に配置された吸気冷却装置を起動する点、及びクリアランスコントロールを停止する点に特徴がある。

図１は、本発明の一実施形態に係るガスタービンの主要部を示したブロック図である。
ガスタービン１は、空気を圧縮する圧縮機１０と、空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器（不図示）と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスによって回転して回転エネルギーを発生させるタービン２０とを備える。
圧縮機１０の前段（上流側）には吸気冷却装置１５が配置されている。吸気冷却装置１５は、圧縮機１０に導入される空気を冷却する装置であり、図示する吸気冷却装置１５は、空気に対して微細な水滴を噴霧して、空気の温度を低下させるものである。なお、吸気冷却装置１５としては、その他の方式により空気を冷却する装置を用いてもよい。

図２は、タービンの一例を示す模式図である。
圧縮された空気は燃焼器において燃料と混合され、燃焼により高温・高圧の燃焼ガスとなる。燃焼ガスによって動力を発生させるタービン２０は、軸周りに回転する回転部２１と、回転しない非回転部３１とを有する。
回転部２１は、軸方向に沿って所定の間隔で配置されたタービンディスク２３（２３ａ〜２３ｃ）と、夫々のタービンディスク２３の周囲に埋め込まれた動翼２５（２５ａ〜２５ｃ）と、を備えている。
非回転部３１は、回転部２１を包囲するケーシング３３（タービンケーシング）と、ケーシング３３に取り付けられて動翼２５の先端と対向するシュラウド３５（３５ａ〜３５ｃ）と、ケーシング３３に固定されると共に回転部の軸方向に沿って動翼２５と交互に配置された静翼３７（３７ａ〜３７ｃ）と、を備える。
図示するタービン２０は圧縮機側から燃焼ガスの移動方向下流に向かって動翼２５と静翼３７の組を３つ有する例であるが、動翼２５と静翼３７の組数（段数）に特に限定はない。

シュラウド３５と動翼２５先端との間には、所定の隙間が設けられている。この隙間は、クリアランスコントロール制御によって定常運転及び過渡運転時に最適な間隔となるように制御される。
タービン２０の定常運転時においては、動翼２５周辺のケーシング３３部分に設けられた冷却路３９（３９ａ〜３９ｃ：クリアランスコントロール用の冷却空間）内に冷却用空気を導入することにより、動翼２５とシュラウド３５との隙間量を制御する。クリアランスコントロールにおいては、動翼２５周辺のケーシング３３部分の熱膨張を抑制することによって、動翼２５とケーシング３３との間に熱伸び差を発生させて、動翼２５とシュラウド３５との隙間量を制御する。
クリアランスコントロールを実行することにより、動翼２５とシュラウド３５間の気密性が高まり、燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する際のロスを小さくすることができ、エネルギーの抽出効率が向上する。

タービン２０を構成する部品の冷却について図１を参照して説明する。
圧縮機１０の出口側には、圧縮機１０から気体の一部を冷却用気体として取り出す抽気配管５１が接続されている。また、抽気配管５１の中間部には、抽気量を調整するためのオリフィス５２が挿入されている。オリフィス５２の径は、必要最小限の冷却用空気を確保しつつ最大限の発電出力を得られる抽気量となるように設定されているが、オリフィスは一旦配管に挿入されると、容易には調整、交換をすることができない。
圧縮機１０から取り出された気体の一部は抽気配管５１から分岐したクリアランスコントロール用配管（ＣＣ用配管５３：５３ａ〜５３ｃ）を介して図２に示すタービン２０の冷却路３９内に導入され、シュラウド３５と動翼２５先端との間隔を調整するためのクリアランスコントロールに使用される。ＣＣ用配管５３の中間部には、クリアランスコントロールに用いる冷却空気量（冷却路３９内に導入される冷却用気体の流量）を調整するための遮断弁５５が備えられている。遮断弁５５は、流路を開閉する電磁弁又は流路の開度を調整する電動弁の何れでもよい。
圧縮機１０から冷却用気体として取り出された気体の残部は抽気配管５１から分岐した冷却用配管５７を介してタービン２０に導入され、タービン２０中で高温となる高温部材を冷却する冷却空間内に導入される。この冷却用気体は、高温部材のクリープ損傷を防止するために使用される。高温部材とは、タービンディスク２３、動翼２５、静翼３７、及びシュラウド３５等である。

タービン２０内の適所には、高温部材の温度Ｔを検知する温度センサ６０（温度検知手段）が取り付けられている。図２においては、温度センサ６０を高温部材の一つであるタービンディスク２３ａに設置して、タービンディスク２３ａの温度を検知する例を示している。
ガスタービン１は、各部の動作を制御する制御部６５を備えている。制御部６５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ装置であり、ＣＰＵがＲＯＭ内に記憶されているプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＲＡＭを作業エリアとして該プログラムを実行することにより、所定の制御を実行する。本実施形態に係る制御部６５は、タービン２０に設置された温度センサ６０からの温度検知信号を取得して、取得した高温部材の温度Ｔに基づいて吸気冷却装置１５の起動／停止制御と遮断弁５５の開閉制御を実行する。

温度センサの設置場所、及び高温部材の温度について説明する。
温度センサ６０は、高温部材のうちクリープ損傷を防止しようとする部位（損傷防止対象部位）の近くに取り付けることが望ましい。温度センサ６０を損傷防止対象部位の近傍に取り付けることによって、損傷防止部位の温度Ｔを正確に把握することができる。
ここで、温度センサ６０は、取付場所によっては、高温の燃焼ガスとの接触によって故障や破壊の虞がある。このような場合には、損傷防止対象部位との間で温度的な相関関係があり、且つ故障や破壊の虞のない箇所に温度センサを取り付けて損傷防止対象部位の温度Ｔを予測することができる。或いは、タービン２０内を流れる燃焼ガスの温度を測定する既存の温度センサから取得した燃焼ガスの温度を損傷防止対象部位の温度として読み替える等の方法により、損傷防止対象部位の温度Ｔを取得することができる。

本実施形態において吸気冷却装置の起動条件となる高温部材の閾値温度Ｔ０（上限閾値温度）は、高温部材のクリープ損傷の発生が懸念される温度域よりも低く設定し、ガスタービンの運転中に高温部材が当該温度域に到達しないようにする。
クリープ損傷の発生が懸念される温度域は高温部材を構成する材料の種類によって異なるが、閾値温度Ｔ０は高温部材を構成する材料のクリープ試験データに基づいて設定することができる。或いは、閾値温度Ｔ０は、有限要素法等により高温部材の形状を反映した数値解析用モデルを作成し、数値解析用モデルの応力分布と温度分布を求め、更に高温部材を構成する材料のクリープ試験から得られるクリープ変形挙動（クリープひずみの蓄積挙動）を考慮したクリープ解析の結果に基づいて設定することができる。

図３は、本発明の一実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１において制御部６５は、クリープ損傷を防止しようとする高温部材の温度Ｔを取得する。即ち、制御部６５は温度センサ６０からの温度検知信号を受信し、当該信号に基づいて高温部材の温度Ｔを得る。なお、温度検知信号の受信は所定のサンプリングタイミングにて実行される。

ステップＳ２において制御部６５は、取得した高温部材の温度Ｔが、当該高温部材に関してクリープ損傷の発生が懸念される閾値温度Ｔ０（上限閾値温度）以上か否かを判定する。温度Ｔが閾値温度Ｔ０以上（Ｔ≧Ｔ０）である場合（ステップＳ２にてＹＥＳ）、制御部６５はステップＳ３とステップＳ４の処理を実行する。温度Ｔが閾値温度Ｔ０未満（Ｔ＜Ｔ０）である場合（ステップＳ２にてＮＯ）、制御部６５はステップＳ５の処理を実行する。
ステップＳ３において制御部６５は、吸気冷却装置１５が起動するように制御する。即ち、制御部６５は、吸気冷却装置１５に対して起動信号を送信して、吸気冷却装置１５を起動させる。なお、既に吸気冷却装置１５が起動している場合、当該信号は吸気冷却装置１５において無視される。閾値温度Ｔ０は、高温部材の材質に応じた値に設定されるが、本例であるタービンディスクの場合は数百度程度である。
ステップＳ４において制御部６５は、遮断弁５５を閉止方向に駆動するように制御する。即ち、遮断弁５５に対して閉止信号を送信して、遮断弁５５を閉止させる。遮断弁５５の閉止によりクリアランスコントロールが停止する。

ステップＳ５において制御部６５は、温度Ｔが温度（Ｔ０−ΔＴ０）未満であるか否かを判定する。温度（Ｔ０−ΔＴ０）は吸気冷却装置１５の停止と遮断弁５５の開放の可否を判定するための閾値温度（下限閾値温度）である。なお、ΔＴ０は吸気冷却装置１５の起動と停止、及び、クリアランスコントロールの実行と停止を頻繁に繰り返さないために設けたヒステリシスであり、数百度程度となる高温部材の温度Ｔに対して例えば５度〜１０度程度に設定される。
温度Ｔが温度（Ｔ０−ΔＴ０）未満（Ｔ＜Ｔ０−ΔＴ０）である場合（ステップＳ５にてＹＥＳ）、制御部６５は、ステップＳ６とステップＳ７の処理を実行する。温度Ｔが温度（Ｔ０−ΔＴ０）以上である場合（ステップＳ５にてＮＯ）、制御部６５はステップＳ１に戻って処理を継続する。
ステップＳ６において制御部６５は、吸気冷却装置１５が停止するように制御する。即ち、制御部６５は、吸気冷却装置１５に対して停止信号を送信して、吸気冷却装置１５を停止させる。なお、吸気冷却装置１５が停止している場合、当該信号は吸気冷却装置１５において無視される。
ステップＳ７において制御部６５は、遮断弁５５を開放方向に駆動するように制御する。即ち、制御部６５は、遮断弁５５に対して開放信号を送信して、遮断弁５５を開放する。遮断弁５５の開放によりクリアランスコントロールが再開する。

以上のように本実施形態によれば、高温部材の温度Ｔが、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度Ｔ０以上となった場合に吸気冷却装置を起動するので、圧縮機から取り出される高温部材冷却用の気体の温度を低下させることができる。これにより、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。
また、吸気冷却装置を起動する閾値温度Ｔ０と停止させる温度との間にヒステリシスΔＴ０を設け、後者を前者よりも低く設定したので、吸気冷却装置の起動と停止の頻度が少なくなる。
また、高温部材の温度Ｔがクリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度Ｔ０以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動して、クリアランスコントロールを停止するので、高温部材の冷却に供される気体量を増大させることができる。これにより、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。
また、クリアランスコントロールを停止する閾値温度Ｔ０と、遮断弁を開放してクリアランスコントロールを再開する温度との間にヒステリシスΔＴ０を設け、後者を前者よりも低く設定したので、クリアランスコントロールの停止と再開の頻度が少なくなる。
なお、高温部材の温度Ｔが上限閾値温度Ｔ０以上となった場合に、クリアランスコントロールを停止するのではなく、遮断弁の開度を小さくしてクリアランスコントロールに用いる冷却用気体の流量を減少させる制御を行ってもよい。

〔変形実施形態〕
本発明の変形実施形態について説明する。吸気冷却装置の起動・停止を判定するための閾値温度と、クリアランスコントロールの中止・再開を判定するための閾値温度との間には、温度差を設けてもよい。
例えば、吸気冷却装置１５を起動する閾値温度Ｔ１（第一の上限閾値温度）、吸気冷却装置１５を停止する閾値温度（Ｔ１−ΔＴ１）（第一の下限閾値温度）、クリアランスコントロールを中止する閾値温度Ｔ２（第二の上限閾値温度）、クリアランスコントロールを再開する閾値温度（Ｔ２−ΔＴ２）（第二の下限閾値温度）とした場合、各閾値温度の関係を
（Ｔ１−ΔＴ１）＜（Ｔ２−ΔＴ２）＜Ｔ１＜Ｔ２
のように設定することができる。なお、ΔＴ１、ΔＴ２はヒステリシスである。
第一の実施形態における閾値温度Ｔ０と閾値温度（Ｔ０−ΔＴ）は、それぞれ本例の閾値温度Ｔ２、閾値温度（Ｔ１−ΔＴ１）に対応する。

図４は、本発明の変形実施形態に係るガスタービンの制御方法を示すフローチャートである。図３のフローチャートと異なる点についてのみ説明する。

ステップＳ１の実行後、ステップＳ１１において制御部６５は、高温部材の温度Ｔが閾値温度Ｔ１以上であるか否かを判定する。温度Ｔが温度Ｔ１以上（Ｔ≧Ｔ１）である場合（ステップＳ１１にてＹＥＳ）、制御部６５はステップＳ３の処理を実行する。温度Ｔが温度Ｔ１未満（Ｔ＜Ｔ１）である場合（ステップＳ１１にてＮＯ）、制御部６５はステップＳ１３の処理を実行する。
ステップＳ３の実行後、ステップＳ１２において制御部６５は、高温部材の温度Ｔが閾値温度Ｔ２以上であるか否かを判定する。温度Ｔが温度Ｔ２以上（Ｔ≧Ｔ２）である場合（ステップＳ１２にてＹＥＳ）、制御部６５はステップＳ４の処理を実行する。温度Ｔが温度Ｔ２未満（Ｔ＜Ｔ２）である場合（ステップＳ１２にてＮＯ）、制御部６５はステップＳ１に戻って処理を継続する。
ステップＳ１１における判定の結果がＮＯである場合、ステップＳ１３において制御部６５は、高温部材の温度Ｔが閾値温度（Ｔ２−ΔＴ２）未満であるか否かを判定する。温度Ｔが閾値温度（Ｔ２−ΔＴ２）未満（Ｔ＜Ｔ２−ΔＴ２）である場合（ステップＳ１３にてＹＥＳ）、制御部６５は、ステップＳ７の処理を実行する。温度Ｔが閾値温度（Ｔ２−ΔＴ２）以上である場合（ステップＳ１３にてＮＯ）、制御部６５はステップＳ１に戻って処理を継続する。
ステップＳ７の実行後、ステップＳ１４において制御部６５は、高温部材の温度Ｔが閾値温度（Ｔ１−ΔＴ１）未満であるか否かを判定する。温度Ｔが閾値温度（Ｔ１−ΔＴ１）未満（Ｔ＜Ｔ１−ΔＴ１）である場合（ステップＳ１４にてＹＥＳ）、制御部６５は、ステップＳ６の処理を実行する。温度Ｔが閾値温度（Ｔ１−ΔＴ１）以上である場合（ステップＳ１４にてＮＯ）、制御部６５はステップＳ１に戻って処理を継続する。

以上のように本実施形態によれば、吸気冷却装置の起動（又は停止）と、クリアランスコントロールの中止（又は再開）を段階的に実施するので、クリアランスコントロールの中止時間を短縮できる。その結果、燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する際のロスを小さくすることができ、エネルギーの抽出効率が向上する。

〔本発明の実施態様、及び作用効果のまとめ〕
＜第一の実施態様＞
本態様は、空気を圧縮する圧縮機１０と、空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービン２０と、を備えたガスタービン１であって、圧縮機に導入される空気を冷却する吸気冷却手段（吸気冷却装置１５）と、タービンケーシング３３に設けられ、タービンの動翼２５とシュラウド３５との間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間（冷却路３９）と、圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した冷却用気体をクリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管５３と、クリアランスコントロール用配管に設けられて、冷却用気体の流量を調節する遮断弁５５と、タービン内の高温部材（タービンディスク２３、動翼２５、静翼３７、シュラウド３５等）の温度を検知する温度検知手段（温度センサ６０）と、吸気冷却手段及び遮断弁を作動させる制御手段（制御部６５）と、を備え、制御手段は、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度Ｔ０以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動するように制御し、且つ吸気冷却手段が起動するように制御することを特徴する。
本態様によれば、高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、遮断弁を閉止方向に駆動してクリアランスコントロール用に用いられる冷却用気体の流量を低下させ、且つ吸気冷却手段を起動して空気を冷却するので、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。

＜第二の実施態様＞
本態様に係るガスタービン１は、圧縮機１０から冷却用気体を抽出する抽気配管５１と、抽気配管から分岐したクリアランスコントロール用配管５３、及び、冷却用気体をタービン中の高温部材を冷却する冷却空間内に導入する冷却用配管５７と、を備えていることを特徴とする。
圧縮機から抽気された冷却用気体は、クリアランスコントロール用配管と冷却用配管に分岐する。クリアランスコントロール用の冷却用気体の流量を低下させた場合、高温部材の冷却に供される気体量を増大させることができるので、発電出力を低下させずに高温部材のクリープ損傷を防止することができる。

＜第三の実施態様＞
本態様に係るガスタービン１において、上限閾値温度は、第一の上限閾値温度Ｔ１と第一の上限閾値温度よりも高い第二の上限閾値温度Ｔ２とを含み、制御手段（制御部６５）は、高温部材の温度が第一の上限閾値温度以上となった場合に吸気冷却手段（吸気冷却装置１５）が起動するように制御し、高温部材の温度が第二の上限閾値温度以上となった場合に遮断弁５５を閉止方向に駆動するように制御することを特徴とする。
本態様によれば、吸気冷却手段の起動と、クリアランスコントロール用の冷却用気体の流量制限を段階的に実施するので、クリアランスコントロール用冷却気体の制限時間を短縮できる。その結果、燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する際のロスを小さくすることができ、エネルギーの抽出効率が向上する。

＜第四の実施態様＞
本態様に係るガスタービン１において、制御手段（制御部６５）は、高温部材の温度が、上限閾値温度Ｔ０よりも低い下限閾値温度（Ｔ０−ΔＴ０）未満となった場合に、遮断弁５５を開放方向に駆動するように制御し、且つ吸気冷却手段（吸気冷却装置１５）が停止するように制御することを特徴する。
吸気冷却装置を起動し、クリアランスコントロールに供される冷却用気体の流量を制限するための上限閾値温度Ｔ０と、吸気冷却装置を停止し、クリアランスコントロールに供される冷却用気体の流量を増大させる温度（Ｔ０−ΔＴ０）との間にヒステリシスΔＴ０を設け、後者を前者よりも低く設定したので、吸気冷却装置の起動と停止の頻度が少なくなる。

１…ガスタービン、１０…圧縮機、１５…吸気冷却装置、２０…タービン、２１…回転部、２３…タービンディスク、２５…動翼、３１…非回転部、３３…ケーシング、３５…シュラウド、３７…静翼、３９…冷却路、５１…抽気配管、５２…オリフィス、５３…クリアランスコントロール用配管（ＣＣ用配管）、５５…遮断弁、５７…冷却用配管、６０…温度センサ、６５…制御部

Claims (6)

1. 空気を圧縮する圧縮機と、前記空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えたガスタービンであって、
   前記圧縮機に導入される前記空気を冷却する吸気冷却手段と、
   タービンケーシングに設けられ、前記タービンの動翼とシュラウドとの間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間と、
   前記圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した前記冷却用気体を前記クリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管と、
   前記クリアランスコントロール用配管に設けられて、前記冷却用気体の流量を調節する遮断弁と、
   前記タービン内の高温部材の温度を検知する温度検知手段と、
   前記吸気冷却手段及び前記遮断弁を作動させる制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が起動するように制御することを特徴するガスタービン。
2. 前記圧縮機から前記冷却用気体を抽出する抽気配管と、
   前記抽気配管から分岐した前記クリアランスコントロール用配管、及び、前記冷却用気体を前記タービン中の高温部材を冷却する冷却空間内に導入する冷却用配管と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
3. 前記上限閾値温度は、第一の上限閾値温度と第一の上限閾値温度よりも高い第二の上限閾値温度とを含み、
   前記制御手段は、前記高温部材の温度が第一の上限閾値温度以上となった場合に前記吸気冷却手段が起動するように制御し、前記高温部材の温度が第二の上限閾値温度以上となった場合に前記遮断弁を閉止方向に駆動するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン。
4. 前記制御手段は、前記高温部材の温度が、前記上限閾値温度よりも低い下限閾値温度未満となった場合に、前記遮断弁を開放方向に駆動するように制御し、且つ前記吸気冷却手段が停止するように制御することを特徴する請求項１又は２に記載のガスタービン。
5. 前記制御手段は、前記高温部材の温度が前記第二の上限閾値温度よりも低い第二の下限閾値温度未満となった場合に前記遮断弁を開放方向に駆動するように制御し、前記高温部材の温度が前記第一の上限閾値温度よりも低い第一の下限閾値温度未満となった場合に前記吸気冷却手段が停止するように制御することを特徴する請求項３に記載のガスタービン。
6. 空気を圧縮する圧縮機と、前記空気と燃料を混合させて燃焼させる燃焼器と、燃焼により高温・高圧となった燃焼ガスにより回転するタービンと、を備えたガスタービンの制御方法であって、
   前記ガスタービンは、前記圧縮機に導入される前記空気を冷却する吸気冷却手段と、タービンケーシングに設けられ、前記タービンの動翼とシュラウドとの間隔を調整するクリアランスコントロール用の冷却空間と、前記圧縮機から冷却用気体を抽出すると共に、抽出した前記冷却用気体を前記クリアランスコントロール用の冷却空間に導入するクリアランスコントロール用配管と、前記クリアランスコントロール用配管に設けられて、前記冷却用気体の流量を調節する遮断弁と、前記タービン内の高温部材の温度を検知する温度検知手段と、を備えており、
   前記高温部材の温度が、クリープ損傷の発生が懸念される上限閾値温度以上となった場合に、前記遮断弁を閉止方向に駆動し、且つ前記吸気冷却手段を起動することを特徴するガスタービンの制御方法。

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