JPH0734903A - タービン用始動装置及び始動方法 - Google Patents

タービン用始動装置及び始動方法

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JPH0734903A
JPH0734903A JP17345093A JP17345093A JPH0734903A JP H0734903 A JPH0734903 A JP H0734903A JP 17345093 A JP17345093 A JP 17345093A JP 17345093 A JP17345093 A JP 17345093A JP H0734903 A JPH0734903 A JP H0734903A
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JP
Japan
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turbine
starters
starting
starter
rotation
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JP17345093A
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English (en)
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Yasuhiro Hamada
安弘 浜田
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービン用始動装置及び始動方法に係り、タ
ービンを始動させる際に、円滑にかつ速やかに高回転状
態に導くとともに、設備の簡素化を図る。 【構成】 スタータと、スタータに給電を行なう電源
と、給電路に介在状態に配され始動時の電流の制限を行
なう起動抵抗器とを有するタービン用始動装置におい
て、スタータが複数台並列状態に配され、複数台のスタ
ータに対して接続状態の連結ギヤと、連結ギヤの回転を
タービンに伝達しその逆方向の回転に対して非伝達状態
の一方向クラッチとが配される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービン用始動装置及
び始動方法に係り、特に、常用または非常用発電設備の
タービンをスタータの並列運転によって始動させる技術
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】常用または非常用発電設備にガスタービ
ン等を適用した場合には、タービンの一定した回転数に
基づいて、良質の交流電源等を安定状態で得ることがで
きる。
【0003】これらの非常用発電設備にあっては、停電
が発生した際に、短時間内にガスタービン等を一定の回
転数まで高めて40秒以内に電源を確保する必要があ
る。
【0004】そして、タービンを始動させる手段とし
て、加圧空気を貯留しておいてエアモータを作動させる
方法や、バッテリー電源によって直流電動機、いわゆる
スタータを作動させる方法が考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
は、いずれもガスタービン等を速やかに所望回転まで高
める場合の技術的制限が多くなる。つまり、前者のエア
モータによる始動方法は、大きなトルクを得て比較的短
時間で高速回転状態まで導くことができるが、停電を予
期して大きな容量の加圧空気タンクを常時用意しておく
必要があり、後者のスタータによる始動方法は、バッテ
リー等の簡易な電源を利用することができるが、タービ
ンを大きなトルクで回転させるための大型のスタータを
準備しておく必要があり、加えて短時間で回転数を上げ
ようとすると、起動電流が著しく増大する等の解決すべ
き技術的課題が残されている。
【0006】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、タービンを始動させる際に、円滑にかつ速やか
に高回転状態に導くとともに、設備の簡素化を図ること
を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する複数
の手段を提案する。第1の手段は、タービンを始動させ
るスタータと、該スタータに給電を行なう電源と、スタ
ータの給電路に介在状態に配され始動時の電流の制限を
行なう起動抵抗器とを有するタービン用始動装置におい
て、スタータが複数台並列状態に配されるとともに、該
複数台のスタータとタービンとの間に、複数台のスター
タに対して接続状態の連結ギヤと、該連結ギヤの回転を
タービンに伝達しその逆方向の回転に対して非伝達状態
の一方向クラッチとが配される構成を採用している。第
2の手段は、タービンを複数台のスタータの並列運転に
よって始動させる場合に、複数台のスタータの一部を先
行起動させて、その回転力をタービンに伝達した後、残
りのスタータを起動させてタービンの回転数を上げて所
望回転数に導く構成を採用している。
【0008】
【作用】タービンを始動させる動力源として複数台のス
タータを使用し、タービンの始動時に起動抵抗器を介し
て電流の制限を行ないながら複数台のスタータに給電
し、並列運転によって生じた回転力を連結ギヤと一方向
クラッチとを経由してタービンに伝達して、徐々にター
ビンの回転数を高める。スタータが分割により小型化さ
れると、回転数の増減時の応答性、回転数や電流の制御
性が高まる。複数台のスタータの中の1台が故障した場
合には、残りのスタータによって、タービンの始動が行
なわれる。タービンが所望回転数以上に達して運転持続
性が生じることにより、スタータへの給電が停止され一
方向クラッチに逆方向の回転力が作用した場合には、空
回り状態となってスタータが切り離される。加えて、複
数台のスタータの一部を先行起動させることにより、当
初は小さなトルクを伝達して連結ギヤや一方向クラッチ
等の回転伝達系の緩みを予め除去し、次いで並列運転分
のスタータによる回転力を伝達してタービンを所望回転
数に導くものである。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係るタービン用始動装置及び
始動方法の実施例について、図1ないし図4に基づいて
説明する。図中、符号1はタービン、2はスタータ(直
流モータ)、3はバッテリー電源(電源)、4は起動抵
抗器、5は連結ギヤ、6は一方向クラッチ、7は中間ギ
ヤ、8は減速ギヤ、9は発電機(交流発電機)である。
【0010】前記タービン1は、例えばガスタービンと
され、定格回転数:14000rpm程度、始動時切り
離し回転数:10500rpm程度のものが適用され
る。
【0011】前記スタータ2は、図1に示すように、例
えば4台が分割設置され、短時間定格とされて小型化が
図られるとともに、電源電圧:直流60ボルト、最大許
容回転数:2700rpm程度のものが適用される。
【0012】前記バッテリー電源3は、スタータ2の運
転時間や電流等によって容量が設定され、その給電路3
aに、電流を検出するための分流器等の電流検出器3c
が設置され、該電流検出器3cに、その検出データに基
づいて過電流通電等の検出時に主開閉器3bを開放操作
する信号を出力するための給電制御部3dが接続され
る。
【0013】前記起動抵抗器4は、図2に示すように、
例えばR1,R2,R3の抵抗器を、給電路3aに対し
て直列に介在状態に配してなるものである。そして、給
電路3aの開閉及び抵抗値の変更を行なうための複数の
電磁接触器4a,4b,4c,4dが配される。
【0014】前記連結ギヤ5は、図1に示すように、複
数台(4台)のスタータ2と1台の一方向クラッチ6と
の間に介在状態に配され、複数台のスタータ2を相互に
接続して一体回転状態とさせるものである。
【0015】前記一方向クラッチ6は、連結ギヤ5と中
間ギヤ7との間に接続状態に配され、スタータ2の正方
向の回転を中間ギヤ7に伝達し、その逆方向の回転に対
して非伝達状態となるものである。
【0016】前記中間ギヤ7は、一方向クラッチ6とタ
ービン1との間に介在状態に配され、上述の正方向の回
転の伝達時に、回転数を高めるものが適用される。
【0017】前記減速ギヤ8は、中間ギヤ7と発電機9
との間に介在状態に配され、中間ギヤ7から発電機9へ
の回転力の伝達時に回転数を減少させるものが適用され
る。
【0018】前記発電機9は、タービン1に対して常時
接続状態とされて、その回転エネルギーに対応して交流
電力を発生させ、前述した常用または非常用電源となる
ものである。
【0019】このような構成を有するタービン用始動装
置によるタービンの始動方法について、以下説明する。
【0020】図2にあって、電磁接触器4aを閉路状
態、その他の電磁接触器4b,4c,4dを開路状態に
しておいて、主開閉器3bを閉路し、バッテリー電源3
から給電することにより、スタータ2の起動を行なう。
【0021】この際に、複数台の中の1台だけを先行起
動させるようにすると、その1台のスタータ2による回
転力が、連結ギヤ5、一方向クラッチ6、中間ギヤ7及
びタービン1に伝達され、特に、これらの回転伝達系に
「緩み」や「がた」等がある場合には、1台のスタータ
2が回転し始めることによりそれらが除去されて、各部
が緊密な接触状態に導かれる。この場合の1台だけの先
行起動は、極めて短時間に設定され、また、1台だけの
スタータ2による発生トルクだけでは、タービン1が回
転をし始める程度にとどまる。
【0022】次いで、残りのスタータ2についても起動
させて、複数台のスタータ2を並列運転状態にすると、
大きな発生トルクが、連結ギヤ5から一方向クラッチ
6、中間ギヤ7を経由してタービン1に円滑に伝達され
て、タービン1の回転数が高められることになる。
【0023】また、タービン1の回転数の上昇ととも
に、電磁接触器4b,4c,4dを順次閉路することに
より、起動抵抗器4における直列抵抗値を減少させ、ス
タータ2に流れる電流を許容値以下に抑制しながら、タ
ービン1を速やかに所望回転数まで導く。
【0024】〔タービンの始動試験例〕 発電機出力:3200kW 目標始動時間:40秒以下(始動指令から発電機用遮断
器投入まで) スタータ数:4台 スタータ最大電流目標値:2000A以下 タービン始動回転数目標値:10500rpm(その後
は自力で回転数上昇:スタータ切離し回転数) バッテリー電源の容量:500Ah バッテリー電源の電圧:直流60V 起動抵抗器の切り替え時間:1秒,3秒,9秒 起動抵抗値:20mΩ,14mΩ,8mΩ スタータ先行起動時間:1秒 これらの条件下によるタービンの始動試験を実施したと
ころ、図3及び図4に示す結果が得られた。
【0025】〔始動試験例の検討〕図3に示すように、
起動抵抗器を1秒,3秒,9秒後に切り替えるようにし
たところ、スタータ(直流モータ)に流れる電流値を目
標値の2000A以下に抑制することができた。そし
て、この際にスタータは、25秒後に切り離し、以下、
タービン自力運転により定格回転数まで上昇させること
ができた。発電機電圧確立,同期,遮断器投入までの始
動時間は約30秒であり、目標始動時間(40秒以下)
を十分達成することができた。図3に示すように、スタ
ータの出力軸に加わるトルクは、概略なだらかに変化す
るものとなり、始動指令から発電機用遮断器投入まで約
30秒であった。3500rpmでスタータを切り離す
ことができた。始動時間を40秒以下とする目標を十分
に達成できることが確認された。なお、スタータを1台
減らして、3台でタービンを始動させた場合にも、始動
時間40秒以下とすることができることを確認した。
【0026】
【発明の効果】本発明に係るタービン用始動装置及び始
動方法によれば、以下のような効果を奏する。 (1) タービンを始動させる動力源として複数台のス
タータを使用し、並列運転による回転力を連結ギヤから
一方向クラッチに伝達して、タービンを始動させるもの
であるから、スタータの小型化に基づき、回転数の増減
時の応答性、回転数や電流の制御性を高め、タービンを
円滑かつ速やかに高回転状態に導くことができる。 (2) 複数台のスタータを連結ギヤに接続することに
より、大型のスタータが1台である場合と比較して、複
数台のスタータの配置の融通性が高くなり、設備の小型
化を図ることができ、かつ、常用発電設備用としては、
スタータの台数を単純に減少させることで対応でき、コ
ストダウンを達成できる。 (3) 連結ギヤとタービンとの間に一方向クラッチが
配されることにより、スタータへの給電停止によって一
方向クラッチに逆トルクが生じると、スタータが自動的
に切り離されるとともに、タービンの運転時におけるス
タータの干渉を回避することができる。 (4) 複数台のスタータの一部を先行起動させること
により、回転伝達系の緩み等の影響を低減し、回転力の
円滑な伝達を行なって事故発生原因を除去することがで
きる。 (5) 複数台のスタータの並列運転の採用により、1
台が故障した場合等における不具合の発生を抑制するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るタービン用始動装置の一実施例を
示すブロック図である。
【図2】図1に示すスタータの制御系統の結線図であ
る。
【図3】図1に示すタービン用始動装置によるタービン
の始動試験例における時間とモータ電流との関係曲線図
である。
【図4】図1に示すタービン用始動装置によるタービン
の始動試験例における出力軸回転数と出力軸トルクとの
関係曲線図である。
【符号の説明】
1 タービン 2 スタータ(直流モータ) 3 バッテリー電源(電源) 3a 給電路 3b 主開閉器 3c 電流検出器 3d 給電制御部 4 起動抵抗器 4a,4b,4c,4d 電磁接触器 5 連結ギヤ 6 一方向クラッチ 7 中間ギヤ 8 減速ギヤ 9 発電機(交流発電機)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービンを始動させるスタータと、該ス
    タータに給電を行なう電源と、スタータの給電路に介在
    状態に配され始動時の電流の制限を行なう起動抵抗器と
    を有するタービン用始動装置であって、スタータが複数
    台並列状態に配されるとともに、該複数台のスタータと
    タービンとの間に、複数台のスタータに対して接続状態
    の連結ギヤと、該連結ギヤの回転をタービンに伝達しそ
    の逆方向の回転に対して非伝達状態の一方向クラッチと
    が配されることを特徴とするタービン用始動装置。
  2. 【請求項2】 タービンを複数台のスタータの並列運転
    によって始動させる方法であって、複数台のスタータの
    一部を先行起動させて、その回転力をタービンに伝達し
    た後、残りのスタータを起動させてタービンの回転数を
    上げて所望回転数に導くことを特徴とするタービンの始
    動方法。
JP17345093A 1993-07-13 1993-07-13 タービン用始動装置及び始動方法 Withdrawn JPH0734903A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009127438A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Ihi Corp スタータ制御装置及びガスタービン発電装置
JP2009150362A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Ihi Corp スタータ制御装置及び該スタータ制御装置を有するガスタービン発電装置
CN113323732A (zh) * 2021-06-01 2021-08-31 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113323732B (zh) * 2021-06-01 2022-09-09 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种航空发动机带转起动过程中涡轮功的测量方法

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Effective date: 20001003