JPH02233832A - ガスタービンの始動装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に非常時用として好適なガスタービンの始
動装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、第３図に示す非常用ガスタービンの始動装置が公
知である。

この非常用の装置については、消防庁告示等により一定
の始動性能以上のものであることが要求されており、こ
の装置はこの要求を考慮した構造となっている。

即ち、圧縮機（以下、本明細書では圧縮機は増速機を含
めていうものとする。）．燃焼器およびタービンからな
るガスタービン本体部のこの圧縮機とクラッチを介して
結合した直流モータ２ｌと抵抗器２２と直流電源２３と
スイッチ２４とを直列に、かつこのスイッチ２４をオン
にした状態で閉回路を形成するように配設するとともに
、抵抗器２２と並列に電磁接触器２５の接点が設けてあ
る。

さらに、スイッチ２４と電磁接触器２５との間にタイマ
２６を介在させて、スイッチ２４をオンにした後、設定
時間（１．）経過すると、電磁接触器２５の接点がオン
になって抵抗器２２の両端を短絡するように形成してあ
る。

そして、まずスイッチ２４をオンにすると、上述のよう
に閉回路が構成され、直流モータ２１が始動すると同時
に、タイマ２６が作動し始める。

この時、閉回路を流れる電流を１１直流電源２３の起電
力をＥ１抵抗器２２の抵抗値をＲとすると直流モータ２
ｌには（Ｅ−ｉ−Ｒ）の始動電圧がかかり、その後設定
時間七〇が経過するとタイマ２６により電磁接触器２５
の接点が動作して抵抗器２２の両端が短絡し、直流モー
タ２ｌには電圧Ｅがかかる， 第４図は、一般的な直流モータのトルク特性を示す図で
、Ｅ，，Ｅｔはモータにかかる電圧を示しており、回転
数の増加とともにトルクは減少し、また回転数が同じ場
合は電圧が大きい程トルクは大きくなることを示してい
る。この特性を、上記装置の動作にあてはめると、第５
図中実線で示すようなトルク特性となる。即ち、第３図
に示す構成により、始動直後はトルクを絞り、タービン
の回転数を抑えて着火性能をよくし、着火した後にトル
クを増大させて、始動時間を短縮させ、上記告示による
始動性能に対する要求を満たすことを意図したものと解
される。

（発明が解決しようとする課題） 一般的にガスタービン本体部の燃焼器の着火時期は、周
囲の温度に影響されるので、大気温度や燃焼器本体の温
度によって変わってくる。また、初めて始動させる場合
と、何回か連続運転させた後に始動させる場合とでは、
自ずと着火時期は変化する。

このため、上記従来の装置では、本体機器が暖まってい
る場合は着火し易く、第６図に示すようにタイマ２６の
接点時間Ｌ。ｈ＜Ｃ，−Ｐで示す着火時までの時間ｔ１
に比べて相対的に大きくなり、時間（ｔｏ　　ｔυの間
不必要にわざわざトルクを絞ることになり、始動時間を
延長することになるという問題がある。

また、逆に本体機器の温度が低い場合は、着火しにくク
、第７図に示すように、タイマ２６の設定時間ｔ０が着
火時までの時間ｔ１に比べて相対的に小さくなり、着火
する前にタービンのトルクが大きくなるため、その回転
数は急大し、流入空気量が急増する結果、着火失敗とな
ることがあるという問題がある。

なお、第６図．第７図中曲線Ｉは直流モータ２ｌのトル
ク、曲線■はタービン３のトルクの変化を示している。

本発明は、上記従来の問題点を課題としてなされたもの
で、最短時間で、確実に着火させることを可能としたガ
スタービンの始動装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明は、圧縮機，燃焼器
およびタービンからなるガスタービン本体部におけるこ
の圧縮機とクラッチを介して結合した直流モータと抵抗
器と直流電源とスイッチとを直列に、かつこのスイッチ
をオンにした状態で閉回路を形成するように配設すると
ともに、上記抵抗器と並列に電磁接触器の接点を設けた
始動回路部と、上記本体部のタービンの回転速度を検出
して、この検出回転速度が第１設定値を超えた場合には
上記本体部の燃焼器に燃料噴射を開始させると同時に点
火装置を作動させるとともに、第１設定値よりも大きい
第２設定値をタービンの回転速度が超えた場合には上記
クラッチを切るクラッチ操作手段と、タービンの出口温
度を検出する温度検出部と、この温度検出部により検出
された温度が設定値を超えた場合には信号を発するコン
パレータと、この信号を受けて上記電磁接触器に対して
パルス信号を送り、電磁樟触器の接点をオンにして上記
抵抗器の両端を短絡させるパルス発生器とから形成した
。

（作用） 上記のように形成することにより、着火とトルクの切換
えを、それぞれの最適時期を別個に選んで行えるように
なり、タービンの始動時期を必要もないのに遅らせたり
、着火時期が遅れたりすることはなくなる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第ｌ図は、本発明に係るガスタービンの始動装置を示し
、圧縮機ｌ，燃焼器２およびタービン３からなるガスタ
ービン本体部４の圧縮機ｌにクラッチ５を介して始動回
路部６の始動用直流モータ７が結合してある。

この始動回路部６は、直流モータ７、抵抗器８、直流電
源９およびスイッチｌＯを直列に、かつこのスイッチＩ
Ｏをオンにした状態で閉回路を形成するように配設する
とともに、上記抵抗器８と並列に電磁接触器１１の接点
を設けて形成してある。

また、タービン３には、タービン３の回転速度を検出し
て、燃焼器２への燃料噴射，点火の制御、およびクラッ
チ５の大切を行わせる回転速度検出部ｌ２が設けてある
。具体的には、この回転速度検出部１２により、タービ
ン３の検出回転速度Ｎｏが予め定めた値、例えば１５％
定格回転速度とした第１設定値Ｎ，を超えた場合には燃
料噴射を行わせると同時に図示しない点火装置を作動さ
せて点火を行わせ、回転速度Ｎが、予め定めた値、例え
ば５０％定格回転速度とした第２設定値Ｎ，を超えた場
合にはクラッチ５を切らせるように形成してある。

さらに、タービン３の出側には温度検出可能に、プロー
ブｌ３、変換器ｌ４からなる温度検出部１５が設けてあ
り、これとコンパレータｌ６とパルス発生器ｌ７と電磁
接触器１１とが直列に接続してある。そして、温度検出
部ｌ５による検出温度Ｔ０をコンパレータｌ６に入力し
、ここでこの検出温度Ｔ０と予め定めた設定温度ＴＩの
大小を比較して、検出温度Ｔ。の方が大きい場合にはこ
のコンパレータ１６からの信号によってパルス発生器１
７よりパルス信号を発生させて電磁接触器ｌ１の接点を
オンにするようになっている。このように形成すること
により、スイッチ１０をオンにして、しばらくの間直流
モータ７は電圧（Ｅ−ｉ−Ｒ）で作動し、タービン出口
の検出温度Ｔ０が設定温度Ｔｔを超えると、抵抗器８の
両端が短絡して直流モータ７には電圧Ｅがかかり大トル
クへのトルク切換えが行なわれる。

次に、第２図を参照して上記構成からなる装置の制御に
ついて説明する。

まず、第１ステップ（＃　ｌ　）、でスイッチ１０をオ
ンにして直流モータ７を始動させる。この時、直流モー
タ７には電圧（Ｅ−ｉ−Ｒ）がかかつている。

第２ステップ（＃２）で、回転速度検出部ｌ２によりタ
ービン３の検出回転速度Ｎ。と第１設定値Ｎ，との大小
を比較し、検出回転速度Ｎ０が第１設定値Ｎ．以下の場
合には検出，比較を繰返し、検出回転速度Ｎ。が第１設
定値Ｎ，より大きくなると第３ステップ（＃３）に進む
。

第３ステップで、回転速度検出部ｌ２からの信号に基づ
いて燃焼器２に対して燃焼噴射を開始すると同時に、上
記点火装置をオンにする。

第４ステップ（＃４）で、コンパレータ１６により、温
度検出部ｌ５による検出温度Ｔ０と設定温度Ｔ，の大小
を比較して、検出温度Ｔ。が設定温度Ｔ１以下の場合に
は第３ステップに戻り、検出温Ｉｌｆ’ｒ．が設定温度
Ｔ，より高くなると第５ステップ（＃５）に進む。

第５ステップで、コンパレータｌ６からの信号に基づい
てパルス発生器１７より電磁接触器１１に対してパルス
信号を発信させる。この結果、電磁接触器ｌ１の接点が
オンになり、抵抗器８の両端が短絡し、直流モータ７の
大トルクへのトルク切換えが行なわれる。

第６ステップ（＃６）で、回転速度検出部１２により検
出回転速度Ｎ０と第２設定値Ｎ，との大小を比較させ、
検出回転速度Ｎ０が第２設定値Ｎ，以下の場合はこの回
転速度の検出．比較を繰返させ、検出回転速度Ｎ。が第
２設定値Ｎ，より大きい場合には第７ステップ（＃７）
に進む。

第７ステップで、回転速度検出部ｌ２からの信号に基づ
いてクラッチ５を切り、以下ガスタービン本体部４だけ
の自力運転に切換えて、始動時の制御を終了する。

したがって、燃料噴射、点火はタービン３が所定回転速
度に達した後に行なわれ、直流モータ７の大トルクへの
トルク切換えはタービン３の出口温度が所定温度に達し
た後に行なわれ、達しない場合は燃料噴射、点火が繰返
され、ガスタービン本体部４の自力運転への切換えはタ
ービン３が所定回転速度に達した後に行なわれる。

なお、上記実施例では、クラッチ５を切る動作を回転速
度検出郎ｌ２における検出信号によって行う電気制御タ
イプのものを示したが、本発明はこれに呵るものでなく
、次のような機械制御タイプのものも含むものである。

即ち、タービン３とクラッチ５との間に回転伝達手段を
介在させ、タービン３の回転速度に応じたこの回転伝達
手段における伝達トルクによりクラッチ５を切るように
してもよい。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、圧縮
機．燃焼器およびタービンからなるガスタービン本体部
におけるこの圧縮機とクラッチを介して結合した直流モ
ータと抵抗器と直流電源とスイッチとを直列に、かつこ
のスイッチをオンにした状態で閉回路を形成するように
配設するとともに、上記抵抗器と並列に電磁接触器の接
点を設けた始動回路郎と、上記本体部のタービンの回転
速度を検出して、この検出回転速度が第【設定値を超え
た場合には上記本体部の燃焼器に燃料噴射を開始させる
と同時に点火装置を作動させるとともに、第１設定値よ
りも大きい第２設定値をタービンの回転速度が超えた場
合には上記クラッチを切るクラッチ操作手段と、タービ
ンの出口温度を検出する温度検出部と、この温度検出部
により検出された温度が設定値を超えた場合には信号を
発するコンパレータと、この信号を受けて上記電磁接触
器に対してパルス信号を送り、電磁接触器の接点をオン
にして上記抵抗器の両端を短絡させるパルス発生器とか
ら形成してある。

このため、着火とトルクの切換えを、それぞれの最適時
期を別個に選んで行えるようになり、タービンの始動時
期を必要もないのに遅らせたり、着火時期が遅れたりす
るのを回避し、最短時間で、確実に着火させることが可
能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスタービンの始動装置およびガ
スタービンの全体構成図、第２図は第１図に示す装置の
制御フローを示す図、第３図は従来のガスタービンの始
動装置の全体構成図、第４図は直流モータのトルク特性
を示す図、第５図は第３図に示す装置における直流モー
タのトルク特性を示す図、第６図，第７図は第５図に示
すトルク特性と着火時期とタービンのトルク特性との関
係を示す図である。 ｌ・・・圧縮機、２・・・燃焼器、３・・・タービン、
４・・ガスタービン本体部、５・・・クラッチ、６・・
・始動回路部、７・・・直流モータ、８・・・抵抗器、
９・・・直流電源、ＩＯ・・・スイッチ、ＩＩ・・・電
磁接触器、１２．・・回転速度検出郎、１５・・・温度
検出部、ｌ６・・・コンパレータ、１７・・・パルス発
生器。 特　許　出　願　人　株式会社神戸製鋼所代　理　人　
弁理士　青山　葆　はかｌ名第１ｚ 第３図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、燃焼器およびタービンからなるガスター
   ビン本体部におけるこの圧縮機とクラッチを介して結合
   した直流モータと抵抗器と直流電源とスイッチとを直列
   に、かつこのスイッチをオンにした状態で閉回路を形成
   するように配設するとともに、上記抵抗器と並列に電磁
   接触器の接点を設けた始動回路部と、上記本体部のター
   ビンの回転速度を検出して、この検出回転速度が第１設
   定値を超えた場合には上記本体部の燃焼器に燃料噴射を
   開始させると同時に点火装置を作動させるとともに、第
   １設定値よりも大きい第２設定値をタービンの回転速度
   が超えた場合には上記クラッチを切るクラッチ操作手段
   と、タービンの出口温度を検出する温度検出部と、この
   温度検出部により検出された温度が設定値を超えた場合
   には信号を発するコンパレータと、この信号を受けて上
   記電磁接触器に対してパルス信号を送り、電磁接触器の
   接点をオンにして上記抵抗器の両端を短絡させるパルス
   発生器とから形成したことを特徴とするガスタービンの
   始動装置。