JPH01300022A - 圧縮空気発電装置 - Google Patents
圧縮空気発電装置Info
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- JPH01300022A JPH01300022A JP63125673A JP12567388A JPH01300022A JP H01300022 A JPH01300022 A JP H01300022A JP 63125673 A JP63125673 A JP 63125673A JP 12567388 A JP12567388 A JP 12567388A JP H01300022 A JPH01300022 A JP H01300022A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
- F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は貯蔵された圧縮空気により駆動される圧縮空気
発電装置の改良に関する。
発電装置の改良に関する。
第４図に従来の圧縮空気発電装置の一例を示す。
この装置は、発電ａ６に直結された高圧膨張タービン（
以下高圧タービンという）３と低圧膨張タービン（以下
低圧タービンという）５、圧縮空気を貯蔵する貯気Ｗｉ
ｌ、貯気槽ｌから放出した圧縮空気を再加熱する再生器
２、高圧タービン３の排気口と低圧タービン５の給気口
との間に接続された燃焼器４、燃焼器４に燃料を供給す
る配管１６、再生器２の圧縮空気出口の配管１Ｋに取付
られた流量調整弁８と流量計１７、燃料配管１６に取り
付られた燃料ａｔ！！弁９、発電［６に取り付られた回
転計１８、回転計１８の検出信号を制御量とし燃料調整
弁９の弁開度を操作量とする回転数ＵＡＩ計（一般にカ
バナといわれている）２２、および流量計１７の検出信
号をあらかじめ設定された一定値と比較してｆｉｌｉ！
ＩＩ整弁８の開度を操作する流毎調節計２１を備えてい
る。 １２は高圧タービン３と燃焼器４との間の配管、
１３は燃焼器４と低圧タービン５との間の配管を示す。
以下高圧タービンという）３と低圧膨張タービン（以下
低圧タービンという）５、圧縮空気を貯蔵する貯気Ｗｉ
ｌ、貯気槽ｌから放出した圧縮空気を再加熱する再生器
２、高圧タービン３の排気口と低圧タービン５の給気口
との間に接続された燃焼器４、燃焼器４に燃料を供給す
る配管１６、再生器２の圧縮空気出口の配管１Ｋに取付
られた流量調整弁８と流量計１７、燃料配管１６に取り
付られた燃料ａｔ！！弁９、発電［６に取り付られた回
転計１８、回転計１８の検出信号を制御量とし燃料調整
弁９の弁開度を操作量とする回転数ＵＡＩ計（一般にカ
バナといわれている）２２、および流量計１７の検出信
号をあらかじめ設定された一定値と比較してｆｉｌｉ！
ＩＩ整弁８の開度を操作する流毎調節計２１を備えてい
る。 １２は高圧タービン３と燃焼器４との間の配管、
１３は燃焼器４と低圧タービン５との間の配管を示す。
上記の装置において、貯気槽ｌに貯蔵された圧縮空気は
、配管１０を介して再生器２に入り、低圧タービン５の
排気により加熱された後、配９１１゜流！１ｔ４１ｉｌ
Ｉ整弁８を介して高圧タービン３に供給されて、断熱膨
張する。高圧タービン３内で断熱膨張した圧縮空気は、
燃ＶＦ、器６で加熱され、低圧タービン５に供給されて
断熱膨張し、排気は配管１４を介して再生器２に到り、
圧縮空気を加熱した後配管１５を経て大気に放出される
。圧縮空気が上記のように高圧タービン３と低圧タービ
ン５の内部で断熱膨張することにより、それらタービン
は回転し発電ａＱ６を駆動する。
、配管１０を介して再生器２に入り、低圧タービン５の
排気により加熱された後、配９１１゜流！１ｔ４１ｉｌ
Ｉ整弁８を介して高圧タービン３に供給されて、断熱膨
張する。高圧タービン３内で断熱膨張した圧縮空気は、
燃ＶＦ、器６で加熱され、低圧タービン５に供給されて
断熱膨張し、排気は配管１４を介して再生器２に到り、
圧縮空気を加熱した後配管１５を経て大気に放出される
。圧縮空気が上記のように高圧タービン３と低圧タービ
ン５の内部で断熱膨張することにより、それらタービン
は回転し発電ａＱ６を駆動する。
発電ａ６の回転数は回転数検出１１８により検出され、
その検出値に基づいて、回転数！ｌ！節計２２により燃
料調整弁９の開度が調節され、発電機６の回転数は常に
一定に保たれる０発Ｉｔ機６の負荷（出力）が大きくな
った場合回転数が下降するので、これを防止するため燃
料調整弁９を開いて燃料を増加させ、低圧タービン給気
口の圧縮空気の温度を上昇させて低圧タービンの出力を
増大させる。このように回転数を一定で制御することが
、発電機の負荷（出力）に応じて燃料を調節しているこ
とにつながる。
その検出値に基づいて、回転数！ｌ！節計２２により燃
料調整弁９の開度が調節され、発電機６の回転数は常に
一定に保たれる０発Ｉｔ機６の負荷（出力）が大きくな
った場合回転数が下降するので、これを防止するため燃
料調整弁９を開いて燃料を増加させ、低圧タービン給気
口の圧縮空気の温度を上昇させて低圧タービンの出力を
増大させる。このように回転数を一定で制御することが
、発電機の負荷（出力）に応じて燃料を調節しているこ
とにつながる。
上記のように従来の装置においては、高圧タービン３に
供給される圧縮空気の流量は常にほぼ一定とし、発電機
出力の調整は、燃料！Ｊ整弁９の開閉により燃焼器４に
供給する燃料の流量を増減し、低圧タービン５給気口の
圧縮空気の温度を上下させることによって行なっていた
。
供給される圧縮空気の流量は常にほぼ一定とし、発電機
出力の調整は、燃料！Ｊ整弁９の開閉により燃焼器４に
供給する燃料の流量を増減し、低圧タービン５給気口の
圧縮空気の温度を上下させることによって行なっていた
。
前記のように従来の装置では、高圧タービンに供給する
圧縮空気の流量を常にほぼ一定に保ち、発電機出力の調
整は燃焼器に供給する燃料の流量の調整により行なって
いたので、次のような解決すべきＬｌｉＪがあった。
圧縮空気の流量を常にほぼ一定に保ち、発電機出力の調
整は燃焼器に供給する燃料の流量の調整により行なって
いたので、次のような解決すべきＬｌｉＪがあった。
すなわち、発電機出力が小さい時でも、高圧タービンに
供給される圧縮空気の流量は発ｔａ出力が大きい時と同
じとなり、圧縮空気の消費貸が多かった。
供給される圧縮空気の流量は発ｔａ出力が大きい時と同
じとなり、圧縮空気の消費貸が多かった。
また起動直後は、再生器の熱容量のために高圧タービン
の入口空気温度は定格（５００℃程度）に達しておらず
、常温に近い空気が高圧タービンに流入することになる
。このため高圧タービンで断熱膨張した空気は高圧ター
ビンの出口で低温（マイナス数十度）となり、高圧ター
ビン出口付近のタービンプレートや配管の材料が劣下し
ていた。
の入口空気温度は定格（５００℃程度）に達しておらず
、常温に近い空気が高圧タービンに流入することになる
。このため高圧タービンで断熱膨張した空気は高圧ター
ビンの出口で低温（マイナス数十度）となり、高圧ター
ビン出口付近のタービンプレートや配管の材料が劣下し
ていた。
〔課題を解決するための手段Ｊ
本発明は前記従来の課題を解決するために、圧縮空気を
貯蔵する貯気槽と、上記貯気槽に貯蔵された圧縮空気に
よって駆動され、発電機に直結された高圧タービンおよ
び低圧タービンと、上記貯気槽と上記高圧タービンとの
間の圧縮空気流路に設けられ、上記低圧タービンを出た
気体によって上記圧縮空気を加熱する再生器と、上記高
圧タービンと上記低圧タービンとの間の圧縮空気流路に
設けられた燃焼器と、圧縮空気流路の一箇所に設けられ
た流ｆｆｉ調整弁と、上記光′Ｆ１１ａの出力または上
記高圧タービンの出口温度に基づいて上記流量調整弁の
開度を調節する調節演算器とを備えたことを特徴とする
圧縮空気発電装置を提案するものである。
貯蔵する貯気槽と、上記貯気槽に貯蔵された圧縮空気に
よって駆動され、発電機に直結された高圧タービンおよ
び低圧タービンと、上記貯気槽と上記高圧タービンとの
間の圧縮空気流路に設けられ、上記低圧タービンを出た
気体によって上記圧縮空気を加熱する再生器と、上記高
圧タービンと上記低圧タービンとの間の圧縮空気流路に
設けられた燃焼器と、圧縮空気流路の一箇所に設けられ
た流ｆｆｉ調整弁と、上記光′Ｆ１１ａの出力または上
記高圧タービンの出口温度に基づいて上記流量調整弁の
開度を調節する調節演算器とを備えたことを特徴とする
圧縮空気発電装置を提案するものである。
本発明はまた、前記！Ｊｉｆｌｆｆ演ゴγ器が、前記発
電機の出力の信号を入力信号とする関数発生器、前記高
圧タービンに供給される空気の流量を検出する流量計、
および上記流量計の検出信号を制御量とし、上記関数発
生器の出力信号を設定値とする流量調節計により構成さ
れたことを特徴とする圧縮空気発電装置、ならびに、前
記！ｌ！ＩＩＩＴ演算器が、前記高圧タービンの出口の
空気温度を検出する温度計、前記高圧タービンに供給さ
れる空気の流量を検出する流■計、上記温度針の検出信
号を制御量とする温度調節計、上記流量計の検出信号を
制御量とする流ｆｆｉ調節計、および上記温度調節計の
出力信号と上記流量調節計の出力信号とを入力として最
小値を選択する信号選択器により構成されたことを特徴
とする圧縮空気発電装置を！２案するものである。
電機の出力の信号を入力信号とする関数発生器、前記高
圧タービンに供給される空気の流量を検出する流量計、
および上記流量計の検出信号を制御量とし、上記関数発
生器の出力信号を設定値とする流量調節計により構成さ
れたことを特徴とする圧縮空気発電装置、ならびに、前
記！ｌ！ＩＩＩＴ演算器が、前記高圧タービンの出口の
空気温度を検出する温度計、前記高圧タービンに供給さ
れる空気の流量を検出する流■計、上記温度針の検出信
号を制御量とする温度調節計、上記流量計の検出信号を
制御量とする流ｆｆｉ調節計、および上記温度調節計の
出力信号と上記流量調節計の出力信号とを入力として最
小値を選択する信号選択器により構成されたことを特徴
とする圧縮空気発電装置を！２案するものである。
本発明では、発電機出力に応じて高圧タービンに供給さ
れる圧縮空気流量を増減させるので、発電機出力が小さ
い時は圧縮空気の消費量が少なくなる。また、高圧ター
ビン出口の空気温度を検出し、材料の劣化温度以下にな
る恐れがある場合は高圧タービン流入空気流■を減少さ
せ、高圧タービン出口の空気温度の低下を防止するので
、高圧タービン出口付近のタービンプレートや配管の材
料の劣化が防止される。
れる圧縮空気流量を増減させるので、発電機出力が小さ
い時は圧縮空気の消費量が少なくなる。また、高圧ター
ビン出口の空気温度を検出し、材料の劣化温度以下にな
る恐れがある場合は高圧タービン流入空気流■を減少さ
せ、高圧タービン出口の空気温度の低下を防止するので
、高圧タービン出口付近のタービンプレートや配管の材
料の劣化が防止される。
本発明の一実施例を第１図により説明する０本実施例の
装置が、発電機６に直結された高圧タービン３と低圧タ
ービン５、圧縮空気を貯蔵する貯気槽１、貯気槽ｌから
放出した圧縮空気を再加熱する再生器２、高圧タービン
３の排気口と低圧タービン５の給気口の間に接続された
燃焼器４、燃焼器４に燃料を供給する配管１６、再生器
２の圧縮空気出口の配管１１に取付られた流ｆｆｉ調整
弁８と流量計１７、燃料配管１６に取り付られた燃料調
整弁９、発電ａ６に取り付られた回転計１８、および回
転計１８の検出信号を制御量とし、燃料調整弁９の弁開
。
装置が、発電機６に直結された高圧タービン３と低圧タ
ービン５、圧縮空気を貯蔵する貯気槽１、貯気槽ｌから
放出した圧縮空気を再加熱する再生器２、高圧タービン
３の排気口と低圧タービン５の給気口の間に接続された
燃焼器４、燃焼器４に燃料を供給する配管１６、再生器
２の圧縮空気出口の配管１１に取付られた流ｆｆｉ調整
弁８と流量計１７、燃料配管１６に取り付られた燃料調
整弁９、発電ａ６に取り付られた回転計１８、および回
転計１８の検出信号を制御量とし、燃料調整弁９の弁開
。
度を１呈作量とする回転数調節計（一般にカバナといわ
れている）２２を備えている点は、前記第４図により説
明した従来のものと同様である。
れている）２２を備えている点は、前記第４図により説
明した従来のものと同様である。
本実施例では新たに、発電［６に取り付られた発電出力
検出器２３、同発電出力検出器２３の出力信号を入力と
する関数発生器２４、および同関数発生器２４の出力信
号を設定値とし、流量計１７の検出信号を制御量とし、
流量調整弁８の弁開度を操作量とする流量調節計２１を
備えている。
検出器２３、同発電出力検出器２３の出力信号を入力と
する関数発生器２４、および同関数発生器２４の出力信
号を設定値とし、流量計１７の検出信号を制御量とし、
流量調整弁８の弁開度を操作量とする流量調節計２１を
備えている。
上記のような装置において、貯気槽１に貯蔵された圧縮
空気は、配管ｌＯを介して再生器２に入り、低圧タービ
ン５の排気により加熱された後、配管１１、流ＩＩ調整
弁を介して高圧タービン３に供給されて断熱膨張する。
空気は、配管ｌＯを介して再生器２に入り、低圧タービ
ン５の排気により加熱された後、配管１１、流ＩＩ調整
弁を介して高圧タービン３に供給されて断熱膨張する。
高圧タービン３内で断熱膨張した圧縮空気は、配管１２
を経て燃焼器６で加熱され、配管１３を介して低圧ター
ビン５に供給されて断熱膨張し、排気は配管１４を介し
て再生器２に到り、圧縮空気を加熱した後配管１５を経
て大気に放出される。圧縮空気が上記のように高圧ター
ビン３と低圧タービン５の内部で断熱膨張することによ
り、それぞれのタービンは回転し発電機６を駆動する。
を経て燃焼器６で加熱され、配管１３を介して低圧ター
ビン５に供給されて断熱膨張し、排気は配管１４を介し
て再生器２に到り、圧縮空気を加熱した後配管１５を経
て大気に放出される。圧縮空気が上記のように高圧ター
ビン３と低圧タービン５の内部で断熱膨張することによ
り、それぞれのタービンは回転し発電機６を駆動する。
発電機６の回転数は回転数検出器１８により検出され、
その検出値に基づいて、回転数調節計２２により燃料調
整弁９の開度が！Ｊ節され、発電機６の回転数は常に一
定に保たれる０発電機６の負荷（出力）が大きくなった
場合回転数が下降するので、これを防止するため燃料調
整弁９を開いて燃料を増加させ、低圧タービン給気口の
圧縮空気の温度を上昇させて低圧タービンの出力を増大
させる０以上のように回転数を一定で制御することが発
電機の負荷（出力）に応じて燃料を！１ｌｆｉｌでいる
ことにつながる。
その検出値に基づいて、回転数調節計２２により燃料調
整弁９の開度が！Ｊ節され、発電機６の回転数は常に一
定に保たれる０発電機６の負荷（出力）が大きくなった
場合回転数が下降するので、これを防止するため燃料調
整弁９を開いて燃料を増加させ、低圧タービン給気口の
圧縮空気の温度を上昇させて低圧タービンの出力を増大
させる０以上のように回転数を一定で制御することが発
電機の負荷（出力）に応じて燃料を！１ｌｆｉｌでいる
ことにつながる。
本実施例では、発Ｉｆｌｔａ６の発電出力検出器２３の
検出値を入力信号とした関数発生器２４を設け、この関
数発生器２４の出力信号を高圧タービン３の供給圧縮空
気流量制御の設定値とする。したがって、発？ｉ！機出
力に応じて高圧タービンの供給空気流量を変化させるこ
とができる０例えば関数発生器２４の特性を第２図とす
ると、発電機出力が小さい時は供給流量を少な（するこ
とができる。
検出値を入力信号とした関数発生器２４を設け、この関
数発生器２４の出力信号を高圧タービン３の供給圧縮空
気流量制御の設定値とする。したがって、発？ｉ！機出
力に応じて高圧タービンの供給空気流量を変化させるこ
とができる０例えば関数発生器２４の特性を第２図とす
ると、発電機出力が小さい時は供給流量を少な（するこ
とができる。
なお、流量計１７で高圧タービン３の供給空気流量を測
定し、流量調節計２１で流量調整弁８の弁開度を増減さ
せ、発電機出力に応じた供給空気流量の設定値に相当す
る関数発生器の出力値に合うように、供給空気流量を制
御する。
定し、流量調節計２１で流量調整弁８の弁開度を増減さ
せ、発電機出力に応じた供給空気流量の設定値に相当す
る関数発生器の出力値に合うように、供給空気流量を制
御する。
上記説明では、関数発生器２４への入力信号を発’ｒａ
ｍ出力の検出値としたが、この検出値とほぼ同一の値で
ある発＠、機出力の設定信号を、関数発生器２４の入力
としてもよい、この設定信号は、マニュアルまたは上位
の電力指令システムから、設定されるものである。
ｍ出力の検出値としたが、この検出値とほぼ同一の値で
ある発＠、機出力の設定信号を、関数発生器２４の入力
としてもよい、この設定信号は、マニュアルまたは上位
の電力指令システムから、設定されるものである。
次に本発明の他の実施例を第３図により説明する０本実
施例の装置も、発電機６に直結された高圧タービン３と
低圧タービン５、圧縮空気を貯蔵する貯気槽１、貯気槽
ｌから放出した圧縮空気を再加熱する再生器２、高圧タ
ービン３の排気口と低圧タービン５の給気口との間に接
続された燃焼器４、燃焼器４に燃料を供給する配管１６
、再生器２の圧縮空気出口の配管１１に取付られた流量
計１７、燃料配管１６に取り付られた燃料調整弁９、発
電機６に取り付られた回転計１８、および回転計１８の
検出信号を制御量とし燃料調整弁９の弁開度を諜作計と
する回転数調節計（一般にカバナといわれている）２２
を備えている点は、前記第４図により説明した従来のも
のと同様である。
施例の装置も、発電機６に直結された高圧タービン３と
低圧タービン５、圧縮空気を貯蔵する貯気槽１、貯気槽
ｌから放出した圧縮空気を再加熱する再生器２、高圧タ
ービン３の排気口と低圧タービン５の給気口との間に接
続された燃焼器４、燃焼器４に燃料を供給する配管１６
、再生器２の圧縮空気出口の配管１１に取付られた流量
計１７、燃料配管１６に取り付られた燃料調整弁９、発
電機６に取り付られた回転計１８、および回転計１８の
検出信号を制御量とし燃料調整弁９の弁開度を諜作計と
する回転数調節計（一般にカバナといわれている）２２
を備えている点は、前記第４図により説明した従来のも
のと同様である。
本実施例では新たに、高圧タービン３の出口に取付られ
た温度計１９、同温度計１９の検出信号を制御量とする
温度１１ｗＩ計２５、流量計１７の検出信号を制御量と
する流ｆｆｉ調節計２１、温度調節計２５の出力信号と
流量調節計２１の出力信号とを入力し最小値を選択する
信号選択器２６、および再生器２の圧縮空気出口の配管
１１に取付けられ、信号選択器２６の出力信号で操作さ
れる流量調整弁８を備えている。
た温度計１９、同温度計１９の検出信号を制御量とする
温度１１ｗＩ計２５、流量計１７の検出信号を制御量と
する流ｆｆｉ調節計２１、温度調節計２５の出力信号と
流量調節計２１の出力信号とを入力し最小値を選択する
信号選択器２６、および再生器２の圧縮空気出口の配管
１１に取付けられ、信号選択器２６の出力信号で操作さ
れる流量調整弁８を備えている。
上記の装置において貯気槽１に貯蔵された圧縮空気は、
配管ｌＯを介して再生器２に入り、低圧タービン５の排
気により加熱された後、配管１１、流量調整弁８を介し
て高圧タービン３に供給されて断熱膨張する。高圧ター
ビン３内で断熱膨張した圧縮空気は、配管１２を経て燃
焼器６で加熱され、配管１３を介して低圧タービン５に
供給されて断熱膨張し、排気は配管１４を介して再生器
２に到り、圧縮空気を加熱した後配管１５を経て大気に
放出される。圧縮空気が上記のように高圧タービン３と
低圧タービン５の内部で断熱膨張することにより、それ
ぞれのタービンは回転し発電機６を駆動する。
配管ｌＯを介して再生器２に入り、低圧タービン５の排
気により加熱された後、配管１１、流量調整弁８を介し
て高圧タービン３に供給されて断熱膨張する。高圧ター
ビン３内で断熱膨張した圧縮空気は、配管１２を経て燃
焼器６で加熱され、配管１３を介して低圧タービン５に
供給されて断熱膨張し、排気は配管１４を介して再生器
２に到り、圧縮空気を加熱した後配管１５を経て大気に
放出される。圧縮空気が上記のように高圧タービン３と
低圧タービン５の内部で断熱膨張することにより、それ
ぞれのタービンは回転し発電機６を駆動する。
発電機６の回転数は回転数検出器１８により検出されて
、その検出値に基づいて、回転数調節計２２により燃料
調整弁９の開度が調節され、発電１１６の回転数は常に
一定に保たれる０発電８１６の負荷（出力）が太き（な
った場合回転数が下降するので、これを防止するため燃
料調整弁９を開いて燃料を増加させ、低圧タービン給気
口の圧縮空気の温度を上昇させて低圧タービンの出力を
増大させる。このように回転数を一定で制御することが
、発電機の負荷（出力）に応じて燃料を調節しているこ
とにつながる。
、その検出値に基づいて、回転数調節計２２により燃料
調整弁９の開度が調節され、発電１１６の回転数は常に
一定に保たれる０発電８１６の負荷（出力）が太き（な
った場合回転数が下降するので、これを防止するため燃
料調整弁９を開いて燃料を増加させ、低圧タービン給気
口の圧縮空気の温度を上昇させて低圧タービンの出力を
増大させる。このように回転数を一定で制御することが
、発電機の負荷（出力）に応じて燃料を調節しているこ
とにつながる。
本実施例では、高圧タービン３への流出空気流量を流量
計１７で検出し、空気流量が所定の値になるように流量
調節計２１で出力値を操作する。また高圧タービン３の
出口空気温度を温度計１９で検出し、出口空気温度が所
定の値になるように温度調節計２５で出力値を操作する
。そして流ｆｆｉ！Ｉ！１節計２１の出力値と温度調節
計２５の出力値のうち小さい方を信号選択器２６で選択
し、これで高圧タービン３人口に設置した流量調整弁８
の開度を操作する。
計１７で検出し、空気流量が所定の値になるように流量
調節計２１で出力値を操作する。また高圧タービン３の
出口空気温度を温度計１９で検出し、出口空気温度が所
定の値になるように温度調節計２５で出力値を操作する
。そして流ｆｆｉ！Ｉ！１節計２１の出力値と温度調節
計２５の出力値のうち小さい方を信号選択器２６で選択
し、これで高圧タービン３人口に設置した流量調整弁８
の開度を操作する。
ここで温度調節計２５の設定値は、高圧タービン３のタ
ービンブレードや配管の材料の劣化温度とするか、また
は余裕をみて劣化温度よりも少し高目にしておく、温度
調節計２５は、出口空気温度が設定値よりも高くなると
出力値が大きくなるようにしておく。
ービンブレードや配管の材料の劣化温度とするか、また
は余裕をみて劣化温度よりも少し高目にしておく、温度
調節計２５は、出口空気温度が設定値よりも高くなると
出力値が大きくなるようにしておく。
ここで高圧タービン３の出口空気温度が設定値である劣
化温度よりも高いときは、温度ｉｌ１節計２ｓの出力値
は徐々に大きくなって１００％（全開）に返上（ため、
信号選択器２６は流Ｉｌ１節計２ｌの出力値を選択し、
空気流量が所定の値になるように制御される。逆に高圧
タービン３の出口空気温度が設定値である劣化温度より
も低いときは、温度調節計２５の出力値は徐々に小さく
なって０％（全閉）に近づくため、信号選択器２６は温
度調節計２５の出力値を選択し、高圧タービン３の出口
空気温度が設定値になるように制御される。したがって
高圧タービン出口温度が劣化温度以下になることはなく
、高圧タービンのタービンブレードや配管の材料の劣化
は防止できる。
化温度よりも高いときは、温度ｉｌ１節計２ｓの出力値
は徐々に大きくなって１００％（全開）に返上（ため、
信号選択器２６は流Ｉｌ１節計２ｌの出力値を選択し、
空気流量が所定の値になるように制御される。逆に高圧
タービン３の出口空気温度が設定値である劣化温度より
も低いときは、温度調節計２５の出力値は徐々に小さく
なって０％（全閉）に近づくため、信号選択器２６は温
度調節計２５の出力値を選択し、高圧タービン３の出口
空気温度が設定値になるように制御される。したがって
高圧タービン出口温度が劣化温度以下になることはなく
、高圧タービンのタービンブレードや配管の材料の劣化
は防止できる。
次に、高圧タービン３の入口にある＠ｍｍ整弁８の開度
を小さくすると高圧タービン出口空気温度が上昇する原
理について述べる。
を小さくすると高圧タービン出口空気温度が上昇する原
理について述べる。
流量調整弁８の上流の圧力をＰ１％温度をＴＩ、高圧タ
ービン３の入口の圧力をＰｌ、温度をＴ３、高圧タービ
ン３の出口の圧力をＲ３、温度をＴ＠とする。
ービン３の入口の圧力をＰｌ、温度をＴ３、高圧タービ
ン３の出口の圧力をＲ３、温度をＴ＠とする。
流ｆｉｔ！Ｉ！整弁８では、一般に外部に対して仕事を
しない等エンタルピー変化をするので、その下流の温度
、すなわち高圧タービン３の入口温度丁、は、上流温度
↑、とほぼ等しく、次の（１）式が成り立つ。
しない等エンタルピー変化をするので、その下流の温度
、すなわち高圧タービン３の入口温度丁、は、上流温度
↑、とほぼ等しく、次の（１）式が成り立つ。
↑ヨζＴ＋ ・・・・・−・−・・・・・・ （１）
またタービンでは、一般に外部と熱の授受がない断熱変
化をするので、高圧タービン３の出口温度Ｔ、は次の（
２）式で表わされる。
またタービンでは、一般に外部と熱の授受がない断熱変
化をするので、高圧タービン３の出口温度Ｔ、は次の（
２）式で表わされる。
工≦
丁、−ｔｔ（ｐｓ／ｐｇ）” −・
・・・−・・−・ （２）に；比熱比 η；効率 また、流ｆｆｉ！Ｊ！整弁８を流れる空気流量Ｑ、は次
の（３）式で表わされる。
・・・−・・−・ （２）に；比熱比 η；効率 また、流ｆｆｉ！Ｊ！整弁８を流れる空気流量Ｑ、は次
の（３）式で表わされる。
口、＝Ｒ１・Ｃｖ−石ワ「：篤ｙ −・−・・・・・−
・ （３）Ｒ１：弁の流量係数（全開時） Ｃｖ：弁開度（０−１） 高圧タービン３を流れる空気流量口、は次の（４）式％
式％ Ｒ１：高圧タービンの流量係数 流量調整弁８を流れる空気流量０１と高圧タービン３を
流れる空気流量口、は等しいので、（５）式が成立する
。
・ （３）Ｒ１：弁の流量係数（全開時） Ｃｖ：弁開度（０−１） 高圧タービン３を流れる空気流量口、は次の（４）式％
式％ Ｒ１：高圧タービンの流量係数 流量調整弁８を流れる空気流量０１と高圧タービン３を
流れる空気流量口、は等しいので、（５）式が成立する
。
Ｒ＋−Ｃｖ ・、σ７−１７−Ｒｔ Ｊ Ｐｇ” −Ｐ
ｓ” −（５）（５）式よりＰ！を求めると（６）式に
なる。
ｓ” −（５）（５）式よりＰ！を求めると（６）式に
なる。
（６）式を２乗してＣｖの関数ｒ （Ｃｖ）を定義する
。
。
（７）式を微分すると（８）式となる。
常にＰ ＋ ＞ Ｐ ｓかつＣｖ＞Ｏなので、（８）式
は常に正となる。したがって口）式はＣｖに対して単調
増加の関数である。したがって（６）式でもＣｖに対し
て単調増加であるから、流ｉｔ！Ｉｆ整弁８の弁開度が
大きくなると高圧タービン３の入口圧力Ｐ、も上昇する
ことになる。
は常に正となる。したがって口）式はＣｖに対して単調
増加の関数である。したがって（６）式でもＣｖに対し
て単調増加であるから、流ｉｔ！Ｉｆ整弁８の弁開度が
大きくなると高圧タービン３の入口圧力Ｐ、も上昇する
ことになる。
まだ（２）式において、比熱比には１．０以上なのでに
−１ −＞ ０ に １ η であり、Ｐｓ／Ｐｔが小さくなるとＴ、も小さくなる。
−１ −＞ ０ に １ η であり、Ｐｓ／Ｐｔが小さくなるとＴ、も小さくなる。
つまり、高圧タービン３の入口圧力が上昇すると、高圧
タービン３の出口空気温度は下がることになる。
タービン３の出口空気温度は下がることになる。
以上のことから、流量調整弁８の開度を大きくすると高
圧タービン３の出口空気温度は下がり、逆に開度を小さ
くすると温度は上界することになる。
圧タービン３の出口空気温度は下がり、逆に開度を小さ
くすると温度は上界することになる。
上記第１図および第３図で説明した実施例においては、
圧縮空気流量を検出する流量計１７およびこれを制御す
る流量調整弁８を、共に再生器２と高圧タービン３の間
に配管１１に設置しているが、これらを配管１０．１２
，１３．１４．１５のうちのどこかに設置してもよい。
圧縮空気流量を検出する流量計１７およびこれを制御す
る流量調整弁８を、共に再生器２と高圧タービン３の間
に配管１１に設置しているが、これらを配管１０．１２
，１３．１４．１５のうちのどこかに設置してもよい。
本発明においては、高圧タービンへの供給圧縮空気流量
を、発電機出力に応じて＠御することによって、発電機
出力が小さい時に上記の空気流量を少なくすることがで
き、貯蔵された有限量の圧ｔｉ空気を有効に使用するこ
とができる。また、高圧タービンの出口空気温度を検出
し、材料の劣化温度以下になる恐れがある場合、高圧タ
ービン流入空気流量を減少させることによって、高圧タ
ービンの出口空気温度の低下を防ぎ、高圧タービン出口
付近のタービンブレードや配管の材料の劣化を防止する
ことができる。
を、発電機出力に応じて＠御することによって、発電機
出力が小さい時に上記の空気流量を少なくすることがで
き、貯蔵された有限量の圧ｔｉ空気を有効に使用するこ
とができる。また、高圧タービンの出口空気温度を検出
し、材料の劣化温度以下になる恐れがある場合、高圧タ
ービン流入空気流量を減少させることによって、高圧タ
ービンの出口空気温度の低下を防ぎ、高圧タービン出口
付近のタービンブレードや配管の材料の劣化を防止する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は発電機出
力に対する圧縮空気流量の設定値の一例を示す図、第３
図は本発明の他の実施例を示す図、第４図は従来の圧縮
空気発電装置の一例を示す図である。 １・−・貯気槽、 ２・−・・・再生器、３・・
・高圧タービン、 ４・・・−燃焼器、５・−・低圧タ
ービン、 ６・・・発電機、８・−・流量調整弁、
９・・・・・燃料調整弁、１７・・・流量計、
１８−・−回転計、１９・−・温度計、 ２１・
・・・流量ｉｕｔ計、２２・−・回転数ｍ節計、 ２３
−発電電力検出器、２４−・関数発生器、 ２５・・
・温度調節計、２６・−・信号選択器。 代理人 弁理士 坂 間 暁 外２名 第３図 第４図
力に対する圧縮空気流量の設定値の一例を示す図、第３
図は本発明の他の実施例を示す図、第４図は従来の圧縮
空気発電装置の一例を示す図である。 １・−・貯気槽、 ２・−・・・再生器、３・・
・高圧タービン、 ４・・・−燃焼器、５・−・低圧タ
ービン、 ６・・・発電機、８・−・流量調整弁、
９・・・・・燃料調整弁、１７・・・流量計、
１８−・−回転計、１９・−・温度計、 ２１・
・・・流量ｉｕｔ計、２２・−・回転数ｍ節計、 ２３
−発電電力検出器、２４−・関数発生器、 ２５・・
・温度調節計、２６・−・信号選択器。 代理人 弁理士 坂 間 暁 外２名 第３図 第４図
Claims (3)
- （１）圧縮空気を貯蔵する貯気槽と、上記貯気槽に貯蔵
された圧縮空気によって駆動され、発電機に直結された
高圧膨張タービンおよび低圧膨張タービンと、上記貯気
槽と上記高圧膨張タービンとの間の圧縮空気流路に設け
られ、上記低圧膨張タービンを出た気体によって上記圧
縮空気を加熱する再生器と、上記高圧膨張タービンと上
記低圧膨張タービンとの間の圧縮空気流路に設けられた
燃焼器と、圧縮空気流路の一箇所に設けられた流量調整
弁と、上記発電機の出力または上記高圧膨張タービンの
出口温度に基づいて上記流量調整弁の開度を調節する調
節演算器とを備えたことを特徴とする圧縮空気発電装置
。 - （２）第１項記載の圧縮空気発電装置において、前記調
節演算器が、前記発電機の出力の信号を入力信号とする
関数発生器、前記高圧膨張タービンに供給される空気の
流量を検出する流量計、および上記流量計の検出信号を
制御量とし、上記関数発生器の出力信号を設定値とする
流量調節計により構成されたことを特徴とする圧縮空気
発電装置。 - （３）第１項記載の圧縮空気発電装置において、前記調
節演算器が、前記高圧膨張タービンの出口の空気温度を
検出する温度計、前記高圧膨張タービンに供給される空
気の流量を検出する流量計、上記温度計の検出信号を制
御量とする温度調節計、上記流量計の検出信号を制御量
とする流量調節計、および上記温度調節計の出力信号と
上記流量調節計の出力信号とを入力として最小値を選択
する信号選択器により構成されたことを特徴とする圧縮
空気発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125673A JPH01300022A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 圧縮空気発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125673A JPH01300022A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 圧縮空気発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01300022A true JPH01300022A (ja) | 1989-12-04 |
Family
ID=14915829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125673A Pending JPH01300022A (ja) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | 圧縮空気発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01300022A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996001942A1 (en) * | 1994-07-11 | 1996-01-25 | Westinghouse Electric Corporation | Improved compressed air energy storage system |
| WO2002025083A1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-03-28 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Two stage expansion and single stage combustion compressed air storage power plant |
| US6920759B2 (en) | 1996-12-24 | 2005-07-26 | Hitachi, Ltd. | Cold heat reused air liquefaction/vaporization and storage gas turbine electric power system |
-
1988
- 1988-05-25 JP JP63125673A patent/JPH01300022A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996001942A1 (en) * | 1994-07-11 | 1996-01-25 | Westinghouse Electric Corporation | Improved compressed air energy storage system |
| US6920759B2 (en) | 1996-12-24 | 2005-07-26 | Hitachi, Ltd. | Cold heat reused air liquefaction/vaporization and storage gas turbine electric power system |
| WO2002025083A1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-03-28 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Two stage expansion and single stage combustion compressed air storage power plant |
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