JPH1172029A - 水噴霧による出力増加機構を備えたガスタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実用に適する簡単な設備によって、圧縮機の入
口の導入される吸気中に液滴を噴霧して出力の向上と熱
効率の向上の双方を実現できるガスタービンと、それを
用いた安全な運転システムを提供する。 【解決手段】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
機，前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
ビンとを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機の上
流側に設置され、前記圧縮機に供給される空気に水滴を
噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外気温度より低
下させ、この温度を低下させた空気と共に前記圧縮機に
導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮機内を流下中
に気化するようにした噴霧装置と、前記圧縮機に供給さ
れる空気の湿度を検知する検知装置と、前記検知信号に
基づいて前記噴霧装置から噴霧する噴霧量を制御する制
御装置と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに係
り、特にガスタービンの圧縮機の吸気中に液滴を噴霧す
るガスタービンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来ガスタービンは夏期に気温が上昇す
ると、ガスタービンの出力が低下するるが、出力回復の
方法として様々な構成が提案されている。

【０００３】特開平7−97933号公報，実公昭61−37794
号公報、或いは特開平5−195809 号公報には、圧縮機の
吸気を冷却することが記載されている。

【０００４】また、特開昭61−283723号公報には、ガス
化炉とガスタービンとの複合システムにおいて、圧縮機
入口及び圧縮機中間段から水を供給することが記載され
ている。

【０００５】さらに、実開昭56−43433 号公報には、圧
縮機内に水滴の供給孔を設けることが記載されており、
特開平2−211331 号公報にはガスタービンが高圧及び低
圧の２つの圧縮機を備え、前記圧縮機間に中間冷却器を
備えたものが記載されている。また、特開平6−10702号
公報には、複数の圧縮機段を備えるコンプレッサーグル
ープについて、電力消費を低減するために上流の圧縮機
段と下流の圧縮機段との間の中間部に水を噴霧する技術
が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−97933号公報，実公昭61−37794号公報或いは特開平5
−195809号公報は単に圧縮機に導入される吸気温度を低
下させて出力を向上させることに関して開示されている
にすぎない。特開昭61−283723号公報には、圧縮中に液
滴を蒸発させタービンの羽根を冷却する媒体として利用
を図ること及びタービンサイクル特性を向上させること
に関して開示されているにすぎない。

【０００７】また、特開平2−211331 号公報には高圧及
び低圧の２つの圧縮機間に中間冷却器を備えたガスター
ビンにおいて、高圧圧縮機入口の温度と湿度を検知する
手段を備え、中間冷却器の給水流量を制御することが記
載されているが、圧縮機本体に水滴が導入されない範囲
の制御でしかなく、また圧縮機入口での湿度制御とは無
関係である。

【０００８】実際のガスタービン及びガスタービンと蒸
気タービンを用いたコンバインドプラントを考慮する
と、出力向上と熱効率向上を簡単な設備で、常にガスタ
ービン本体を保護しながら安全な運転が実現できる運転
システムが要求される。

【０００９】そこで、本発明は実用に適する簡単な設備
によって、圧縮機の入口に導入される吸気中に液滴を噴
霧して出力の向上と熱効率の向上の双方を実現できるガ
スタービンと、それを用いた安全な運転システムを提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、供給された空
気を圧縮して吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した
空気と燃料とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼
ガスにより駆動されるタービンとを備えたガスタービン
において、前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機
に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空
気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下させ
た空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水
滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装
置と、前記圧縮機に供給される空気の湿度を検知する検
知装置と、前記検知信号に基づいて前記噴霧装置から噴
霧する噴霧量を制御する制御装置と、を備えることを特
徴とする。

【００１１】例えば、前記検出した信号に応じて前記液
滴の噴霧量を制御することができる。

【００１２】例えば、噴霧装置上流の取り込み空気の温
度を検出して、温度が高いときより低いときに前記液滴
噴霧量が多くなるよう制御する。

【００１３】また、前記制御装置は、前記圧縮機に供給
される空気の温度及び湿度を検知する検知装置を有し、
前記検知信号に基づいて前記噴霧装置から噴霧する噴霧
量を制御することが好ましい。噴霧装置上流の取り込み
空気の温度を検出して、温度が高いときより低いときに
前記液滴噴霧量が多くなるよう制御し、噴霧装置上流の
取り込み空気の湿度が高いときより湿度が低いときに前
記液滴噴霧量が多くなるよう制御する。

【００１４】また、前記噴霧量は出力等の値に基づいて
制御すると共に、前記検出した信号に基づき噴霧量の制
限値として使用することができる。前記制御装置は、前
記検知信号に基づいて前記噴霧装置から噴霧する噴霧量
の制限値を設定し、噴霧量を前記制限値以内になるよう
制御する。

【００１５】例えば、前記液滴の水量は、例えば出力等
に応じて行う。その際、噴霧装置上流の取り込み空気の
温度を検出して、温度が高いときより低いときに前記制
限値が高くなるようにし、噴霧装置上流の取り込み空気
の湿度が高いときより湿度が低いときに前記制限値が高
くなるようにし、前記制限値を超えないように前記水滴
の噴霧量を制御（補正）する。

【００１６】これにより、圧縮機の健全性を確保して高
出力のガスタービン運転ができる。取り込み空気に前記
液滴を噴霧する際に同空気の湿度を考慮して水噴霧量を
調整するので、圧縮機入口までに気化せずに圧縮機内に
導入される水滴量を適切に制御することができ、圧縮機
入口までに気化させる水滴量と圧縮機内で気化させる水
滴量を適切に制御することができる。このため、圧縮機
に与える影響を考慮してプラントの健全性を確保しつ
つ、高出力のガスタービン運転ができる。

【００１７】これにより、ガスタービン本体の安全な運
転を確保しながら水噴霧を実施することができる。

【００１８】例えば、圧縮機上流において気体の温度と
湿度を検出する手段を備え、前記温堂と湿度に関係させ
て噴霧水量制限値を設定し、水噴霧運転中に実際の有効
な噴霧水量が前記水量制限値を超えないように水量制御
するとき、有効な噴霧水量は圧縮機吐出部の気体の湿度
および水噴霧装置上流の気体の湿度から演算する場合
や、給水系統の水量計指示値と、圧縮機上流吸気ダクト
内におけるドレン発生量から演算する場合などが考えら
れるが、いずれでも良い。また圧縮機上流吸気ダクト内
におけるドレン発生量を、予め給水流量の関数としても
良い。圧縮機吐出空気の湿度は、湿度を検出する手段を
備えたサンプリング用タンクに空気を連続的に通気する
ことにより測定すればよい。

【００１９】第２の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、前記圧
縮機に設置される圧縮機入口案内翼開度を検知する検知
装置と、前記検知信号に基づいて前記噴霧装置からの前
記水滴噴霧量を制御する制御装置と、を備えることを特
徴とする。

【００２０】例えば、前記検知信号に基づいて前記噴霧
装置から噴霧する噴霧量の制限値を設定し、噴霧量を前
記制限値以内になるよう制御することができる。前記開
度が小さいときより大きいときの方が前記制限値は大き
くなるよう設定することができる。

【００２１】案内翼角度変化によって、空気量が減少す
るので、水も同様に減少させるようにする。

【００２２】これにより、部分負荷運転時の圧縮機入口
空気量に見合った水量を投入できる。また、部分負荷運
転時に機器の健全性が確保できる。

【００２３】圧縮機に導かれる空気量は案内翼を絞って
空気量が減少する場合や、気温が上昇して空気量が減少
した場合等があるが、本構成により、部分負荷運転時の
取り込み空気量の増減に応じて適切に水を噴霧すること
ができる。水噴霧過多等の状況を抑制でき、機器の保護
を図りつつ、高出力のガスタービン運転ができる。

【００２４】また、前記入口案内翼角度と共に圧縮機入
口空気量を検知して、同空気量に応じて水噴霧量の制限
を加えることが好ましい。この場合、圧縮機入口空気量
に対する割合で水噴霧量を決めておけば、水噴霧量に同
一機種における個体差，経年劣化による圧縮機入口空気
量の減少，形状が相似な機種のスケール比を反映させる
ことができるため更に好ましい。

【００２５】第３の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、前記ガ
スタービンの起動時には前記噴霧装置からの水滴の噴霧
を停止し、ガスタービンが定格運転に移行してから前記
噴霧装置からの水滴の噴霧を開始するよう制御する制御
装置と、を備えることを特徴とする。

【００２６】ガスタービンが定格運転に移行したこと
を、入口案内翼が所定開度（通常運転時の開度、例えば
全開等）で把握するようにできる。また、燃焼温度一定
運転になったことで把握してもよい。

【００２７】定格運転に移行したら、例えば、出力要求
値と実出力とに差異が生じたら実出力が出力要求値にな
るよう前記水滴噴霧量を制御するよう運転することがで
きる。

【００２８】これにより、ガスタービンの保護を図りつ
つ、安全な水噴霧による増出力機構を備えたガスタービ
ンを提供できる。また起動時の流体の状態の変動を抑制
して制御を容易にし、起動時の失火等を抑制して燃焼の
安定性を高めることができる。これにより、迅速な起動
を図り、早期に水噴霧による高出力運転ができるガスタ
ービンを提供することができる。

【００２９】一方、ガスタービンが部分負荷で負荷一定
運転状態においても水噴霧運転を行うように制御するこ
とができる。これにより、部分負荷時の熱効率を改善す
ることができる。

【００３０】第４の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、前
記噴霧装置は前記水滴を噴霧する複数の噴霧ノズルを有
し、前記水噴霧量が所定値以下の時に前記水滴を噴霧す
る前記噴霧ノズル数に比べ、前記水滴量が所定値より上
の時に前記水滴を噴霧する前記噴霧ノズル数が多くなる
よう制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【００３１】また、例えば、前記噴霧装置は、水供給装
置と、前記水供給装置からの水を供給する水供給母配管
と、前記水供給母配管から供給される水を複数の水供給
配管に分岐する水供給ヘッダと、前記ヘッダで分岐され
た水が流れる水供給配管に設置され、前記水滴を噴霧す
るノズルとを有し、前記水噴霧量が所定値以下の時に前
記水を供給する水供給配管数より、前記水滴噴霧量が所
定値より上の時に前記水を供給する水供給配管数が多く
なるよう制御する制御装置を有するようにすることもで
きる。

【００３２】また、前記噴霧ノズルが２流体ノズルの場
合、前記空気供給装置からの空気を供給する空気供給母
配管と、前記空気供給母配管から供給される空気を複数
の空気供給配管に分岐する空気供給ヘッダと、前記ヘッ
ダで分岐された空気が流れる空気供給配管に連絡して前
記噴霧ノズルが設置されるようになっていてもよい。

【００３３】また、例えば前記噴霧装置の給水ヘッダの
構成については以下のようになっていてもよい。前記噴
霧装置は、水供給装置と、前記水供給装置からの水を供
給する水供給母配管と、前記水供給母配管から供給され
る水を複数の水供給子配管に分岐する主水供給ヘッダ
と、前記水供給子配管を流れる水を複数の水供給配管に
分岐する副水供給ヘッダと、前記副水供給ヘッダで分岐
された水が流れる水供給配管に設置され、前記水滴を噴
霧するノズルと、を備える。

【００３４】これにより、前記水滴の噴霧量の増減が生
じる場合であっても、安定して水滴を噴霧することがで
き、安定して水噴霧による高出力運転ができる。

【００３５】また、噴霧ノズルに供給する水量等に不均
一が生じることを抑制できる。このため、水噴霧時にガ
スタービンが不安定状態となることを抑制して安定運転
を図ることができる。

【００３６】または、給水ヘッダ、または、給水主ヘッ
ダ上流に給水流量調節弁を設置し、前記給水流量調節弁
にて水噴霧量を制御することを特徴とする。これによ
り、水噴霧ノズルへ同時に一定量の水を供給できる。

【００３７】また、流量の制御に関しては、給水主ヘッ
ダ下流と複数個の給水副ヘッダの上流間にそれぞれ給水
流量調節弁を設置し、水噴霧量により前記給水流量調節
弁にて水噴霧量を制御するようにすることができる。そ
して、水噴霧量により前記給水副ヘッダの運用台数を変
えて水噴霧量を制御しても良い。給水主ヘッダ、また
は、給水副ヘッダの下流と噴霧水配管上流間に給水流量
調節弁を設置し、水噴霧量を制御してもよい。また、噴
霧水配管下流と噴霧ノズル上流間に給水流量調節弁を設
置し、噴霧ノズルの噴霧量を制御してもよい。

【００３８】第５の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、前
記噴霧装置は、水供給系統と、空気供給系統と、前記水
供給系統と空気供給系統から水および空気が供給されて
前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、前記水滴の噴
霧量が少ないときの前記噴霧ノズルに供給する水と空気
との比率と、前記水滴の噴霧量が多いときの前記噴霧ノ
ズルに供給する水と空気との比率と、の変動を抑制する
よう前記水供給量および前記空気供給量を制御する制御
装置と、を備えることを特徴とする。

【００３９】このように、水噴霧量に応じて、気水比が
一定となるように（変動を抑制するように）水供給量の
増減に対応して空気供給量を増減させるよう制御する。

【００４０】これにより、空気量を少なく抑制しつつ、
所望の粒径の水を得ることができる（比較的水量が多い
場合に好ましい）。空気を圧縮機から得る場合には、取
り込み空気のうちより多くを燃焼器へ供給することがで
き、前記水滴噴霧量を変動させた場合であっても高出力
或いは高効率運転ができる。

【００４１】第６の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、前
記噴霧装置は、水供給系統と、空気供給系統と、前記水
供給系統と空気供給系統から水および空気が供給されて
前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、前記水滴の噴
霧量が少ない時に比べ、噴霧量が多いときに、前記噴霧
ノズルに供給する空気に対する水の割合が多くなるよう
前記水供給量および前記空気供給量を制御する制御装置
と、を備えることを特徴とする。

【００４２】これにより、空気量を少なく抑制しつつ、
所望の粒径の水を得ることができる（比較的水量が少な
い場合に好ましい）。空気を圧縮機から得る場合には、
取り込み空気のうちより多くを燃焼器へ供給することが
でき、前記水滴噴霧量を変動させた場合であっても高出
力或いは高効率運転ができる。

【００４３】第７の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、前
記噴霧装置は、水供給系統と、空気供給系統と、前記水
供給系統と空気供給系統から水および空気が供給されて
前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、前記水滴の噴
霧量の増減に応じて、前記水供給量を増減させると共
に、前記空気供給流量を一定に維持するよう制御する制
御装置と、を備えることを特徴とする。

【００４４】これにより、簡便な制御で、機器の健全性
を図りつつ、水噴霧による高出力運転ができる。

【００４５】第８の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、前
記噴霧装置は、水供給系統と、空気供給系統と、前記水
供給系統と空気供給系統から水および空気が供給されて
前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、先に前記噴霧
ノズルに空気を供給開始し、次に前記ノズルに水を供給
開始して、前記水滴噴霧を開始するよう制御する制御装
置と、を備えることを特徴とする。

【００４６】第９の発明は、供給された空気を圧縮して
吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料と
が燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆
動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、前
記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給される
空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外
気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共に
前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮
機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、前
記噴霧装置は、水供給系統と、空気供給系統と、前記水
供給系統と空気供給系統から水および空気が供給されて
前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、前記水滴の噴
霧状態から、先に前記噴霧ノズルに供給する空気量を絞
り、次に前記ノズルに供給する水を絞って、前記水滴噴
霧を停止するよう制御する制御装置と、を備えることを
特徴とする。

【００４７】これにより、前記水滴噴霧開始時或いは前
記水滴噴霧停止時の機器の健全性を確保して、円滑な起
動，停止ができると共に、水噴霧運転による高出力を得
るガスタービンを提供できる。起動停止時に所望でない
粒径の発生を抑制できる。

【００４８】第１０の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、前記
水滴噴霧運転時には、ガスタービントリップ信号に基づ
いて、先ず前記水噴霧を停止する指令を出し、その後圧
縮機入口案内翼開度を減少させる指令を出すよう制御す
る制御装置と、を備えることを特徴とする。

【００４９】これにより、水噴霧運転による高出力を得
ると共に、水噴霧運転時にガスタービントリップが生じ
ても、機器の健全性を確保して円滑なトリップができる
安全性の高いガスタービンを提供できる。

【００５０】第１１の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、前記吸気ダク
ト内に周方向に複数の空気温度検出装置を配置し、該検
出値の偏差が所定値になったら水噴霧量を減少するよう
制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【００５１】尚、アイシング等を考慮して設定した設定
温度に対して所定値以上になったら水噴霧量を減少する
よう制御するようにすることができる。水噴霧量を減少
させる際は、検出値に基づいて他の検出値の平均に対し
て所定値だけ大きく変化した検出値部位に相当する噴霧
ノズル部分に流す流量を増加させるようにしてもよい。
或いは複数の噴霧ノズル全体の噴霧量を減少させるよう
にしてもよい。

【００５２】第１２の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、前記圧縮機に
導かれる空気重量流量を監視し、該流量が所定値以下に
なったら、噴霧水量を減少させるよう制御する制御装置
と、を備えることを特徴とする。

【００５３】これにより、変化をダイレクトに監視でき
るので、ストールやアイシングを精度高く抑制できる。
よって機器の健全性を確保しつつ、水噴霧による高出力
運転を図れるガスタービンを提供できる。

【００５４】圧縮機入口空気量を計測する装置を備え、
水噴霧運転中に前記圧縮機入口空気量に対して水量を制
御する場合、許容変動範囲として任意の一定値を予め設
定しておき、許容変動範囲を超えないように水量を減少
させる運転や、許容変動範囲を超えた場合に給水停止す
る運転のいずれでも良い。また給水停止する場合には、
給水系統の給水遮断弁閉操作により給水停止する方法
や、給水系統の給水ポンプ停止により給水停止する方法
などが考えられるが、いずれの方法でも良い。

【００５５】また、本制御は、前記水滴を噴霧したとき
に吸気ダクト内で未気化液滴が残り圧縮機内に液滴が導
入される程度の水量が噴霧される場合に適応することが
好ましい。

【００５６】例えば、検知間隔は数分間隔程度（たとえ
ば２，３分間隔）監視して判断することができる。

【００５７】また、大気温度が上がったときは空気量が
減るのでストールにより空気流量が減るのと混同を生じ
ないようにするために、空気温度を検出して空気量変化
を計算することが好ましい。大気温度が下がったときは
空気量が増えるので、同部分を補正してストール等を検
知することが好ましい。

【００５８】尚、空気温度は、圧縮機入口部（例えば噴
霧装置下流から圧縮機入口との間）で検出することが好
ましい。

【００５９】なお、圧縮機吐出圧力の検知装置を圧縮機
吐出空気流路に設置して圧縮機吐出圧力を検知して、入
口空気流量を検知することに代えてもよい。

【００６０】また、ガスタービン吸い込み空気温度を検
出する手段を備え、前記空気温度が任意の一定値以上と
なる場合に、水を噴霧するよう制御する制御装置を備え
るようにしてもよい。このとき、水噴霧装置上流の気体
温度と水噴霧装置下流の気体温度が考えられるが、どち
らでも良い。また水噴霧装置下流で検出する場合には、
流れ方向に同一平面内で空気温度を複数点検出しても良
い。温度が下限値を下回った場合には、水量を温度に対
して制限する。或いは給水停止するようにしても良い。

【００６１】これにより、圧縮機入口案内翼における氷
結現象を回避しながら、ガスタービンの安全な運転が達
成できる。

【００６２】または、ガスタービン吸い込み空気温度お
よび湿度を検出する手段と前記空気温度，湿度から湿球
温度を算出する演算装置を備え、または、ガスタービン
吸い込み空気湿球温度を検出する手段を備え、湿球温度
が任意の一定値以上のときに、水を噴霧するよう制御す
る制御装置を備えるようにしても良い。このとき、水噴
霧装置上流の湿球温度と水噴霧装置下流の湿球温度が考
えられるが、どちらでも良い。湿球温度が下限値を下回
った場合には、水量を温度に対して制限する。或いは、
給水停止するようにしても良い。

【００６３】これにより、圧縮機入口案内翼における氷
結現象を回避しながら、ガスタービンの安全な運転が達
成できる。

【００６４】第１３の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記圧縮機の入口案内翼部のケーシング壁圧
を検知する検知装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、
検知された壁圧に基づいて噴霧水量を制御する制御装置
と、を備えることを特徴とする。

【００６５】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、圧縮機の入口案内翼入口のケーシング壁
圧を監視し、該流量が所定値以上になったら、噴霧水量
を減少させるよう制御する。

【００６６】これにより、入口案内翼入口ケーシングの
壁圧を監視して空気流量変化を近似することもでき、状
態変化を容易に把握でき、容易に機器の健全性を確保し
つつ、水噴霧による高出力化を図ることができる。

【００６７】また、他に、圧縮機内圧を検知し、同圧が
所定値より上がったことに基づき前記水滴の噴霧量を低
下するように制御するようにしてもよい。

【００６８】これにより、検知手段の設置が容易であ
り、空気量の検知が容易にできる。

【００６９】また、圧縮機壁圧変動を検知し、変動が所
定値より大きくなったとき、前記水滴の噴霧量を低下す
るように制御するようにしてもよい。

【００７０】これにより、異常現象をよりダイレクトに
測定でき、事象の確実な把握ができる。

【００７１】第１４の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、圧縮機吐出圧
力を監視し、該吐出圧力が所定値以下になったら、噴霧
水量を減少させるよう制御する制御装置と、を備えるこ
とを特徴とする。

【００７２】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、圧縮機吐出圧力を監視し、該吐出圧力が
所定値以下になったら、噴霧水量を減少させるよう制御
する。

【００７３】これにより、圧力レベルが高く、アイシン
グ或いはストール等の異常を迅速に検知できる。よっ
て、前記水滴噴霧による高出力運転を図ると共に、アイ
シング或いはストール等の発生を早期に検知でき機器の
健全性を維持することができる。

【００７４】圧縮機吐出圧力を検出する手段を備え、水
噴霧運転中に前記圧縮機吐出圧力に対して水量を制御す
る際、許容変動範囲として任意の一定値を予め設定して
おき、許容変動範囲を超えないように水量を減少させる
運転でも、許容変動範囲を超えた場合に給水停止する運
転でも良い。

【００７５】第１５の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、圧縮機断熱効
率を監視し、該効率に基づいて噴霧水量を制御する制御
装置と、を備えることを特徴とする。

【００７６】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、圧縮機断熱効率を監視し、該効率が所定
値以下になったら、噴霧水量を減少させるよう制御す
る。

【００７７】これにより、大気温度が変化しても、同値
を検知することができアイシングやストール等を検知で
きる。このため、大気温度が変動しても容易にアイシン
グストール等から機器の保護を図り、水噴霧によるガス
タービンの高出力化を図ることができる。また、圧縮機
内の段落間のミスマッチングを検知でき、更に安全な運
転を図ることができる。

【００７８】圧縮機断熱効率を計測する手段を備え、水
噴霧運転中に前記圧縮機断熱効率に対して水量を制御す
る際、許容変動範囲として任意の一定値を予め設定して
おき、許容変動範囲を超えないように水量を減少させる
運転でも、許容変動範囲を超えた場合に給水停止する運
転でも良い。

【００７９】第１６の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、排ガス温度を
監視し、該排ガス温度に基づき噴霧水量を制御する制御
装置と、を備えることを特徴とする。

【００８０】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、排ガス温度を監視し、該排ガス温度が所
定値以上になったら、噴霧水量を減少させるよう制御す
る。これにより、事象の変化を迅速に検知して異常から
機器を適切に保護すると共に、水噴霧によるガスタービ
ンの高出力運転を得ることができ、燃焼排ガス温度を検
知する手段を備え、水噴霧運転中に前記燃焼排ガス温度
に対して水量を制御する際、許容変動範囲としての任意
の一定値を予め設定しておき、許容変動範囲を超えない
ように水量を減少させる運転でも、許容変動範囲を超え
た場合に給水停止する運転でも良い。

【００８１】第１７の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、ガスタービン
軸受け振動を監視し、該振動値を基に噴霧水量を制御す
る制御装置と、を備えることを特徴とする。

【００８２】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、ガスタービン軸受け振動を監視し、該振
動が所定値以上になったら、噴霧水量を減少させるよう
制御する。

【００８３】これにより、圧縮機の周方向に対して部分
的にストールが発生したことを直接検知でき、部分的ス
トール・アイシングを直接把握することができる。部分
的ストール・アイシングを把握して異常から機器を保護
すると共に、水噴霧によるガスタービンの高出力運転を
得ることができる。また、圧縮機に導入された水滴の周
方向不均一に伴うガスタービン回転部の不釣り合い振動
を適切に検知でき、安全性の高い運転ができる。

【００８４】ガスタービン軸受け振動を検知する手段を
備え、水噴霧運転中に前記軸受け振動に対して水量を制
御する際、許容変動範囲として任意の一定値を予め設定
しておき、許容変動範囲を超えないように水量を減少さ
せる運転でも、許容変動範囲を超えた場合に給水停止す
る運転でも良い。

【００８５】第１８の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、ガスタービン
スラスト軸受メタル温度を監視し、該メタル温度に基づ
き噴霧水量を制御する制御装置と、を備えることを特徴
とする。

【００８６】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、ガスタービンスラスト軸受メタル温度を
監視し、該メタル温度が所定値以上になったら、噴霧水
量を減少させるように制御する。

【００８７】これにより、圧縮機部とタービン部の軸方
向スラスト力の変化を検知でき、アンバランスが生じた
場合を的確に検知できる。

【００８８】このため、同アンバランスに基づく異常か
ら機器を保護すると共に、水噴霧によるガスタービンの
高出力運転を得ることができる。

【００８９】スラスト軸受メタル温度を計測する手段を
備え、水噴霧運転中に前記メタル温度に対して水量を制
御する際、許容変動範囲として任意の一定値を予め設定
しておき、許容変動範囲を超えないように水量を減少さ
せる運転でも、許容変動範囲を超えた場合に給水停止す
る運転でも良い。

【００９０】第１９の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴を噴霧する運転時に、流体の圧縮機
内軸流速度を監視し、該軸流速度に基づき噴霧水量を制
御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【００９１】例えば、前記制御装置は、前記水滴を噴霧
する運転時に、流体の圧縮機内軸流速度を監視し、該軸
流速度が所定値以下になったら、噴霧水量を減少させる
よう制御する。

【００９２】これにより、大気温度等の条件にかかわら
ず決まるものであり、制御が容易になり、係る点で正確
な制御ができる。また、水噴霧量の制限値を本値に基づ
いて決めることができ、制御の根拠となるようなものと
もすることができ、ダイレクトな制御ができる。

【００９３】これにより、アイシング等に基づく異常か
ら機器を保護すると共に、水噴霧によるガスタービンの
高出力運転を得ることができる。

【００９４】圧縮機内軸流速度を演算する手段を備え、
水噴霧運転中に前記圧縮機内軸流速度に対して水量を制
御するとき、圧縮機内軸流速度は任意の段落で算出する
ことが考えられるが、圧縮機入口空気量，圧縮機吐出圧
力，圧縮機吐出温度から圧縮機最終段の軸流速度を演算
しても良い。許容変動範囲として任意の一定値を予め設
定しておき、許容変動範囲を超えないように水量を減少
させる運転方法や、許容変動範囲を超えた場合に給水停
止する運転方法が考えられるが、いずれの方法でも良
い。また給水停止する場合には、給水系統の給水遮断弁
閉操作により給水停止はる方法や、給水系統の給水ポン
プ停止により給水停止する方法などが考えられるが、い
ずれの方法でも良い。

【００９５】または、圧縮機入口吸気部のドレン量を検
出する手段を備え、水噴霧運転中に前記ドレン量に対し
て水量を制御する制御装置を備えるようにすることがで
きる。許容変動範囲として任意の一定値を予め設定して
おき、許容変動範囲を超えないように水量を減少させる
運転方法や、許容変動範囲を超えた場合に給水停止する
運転方法が考えられるが、いずれの方法でも良い。ドレ
ン量の検知は、ドレンタンク内に高位レベルスイッチを
設置すれば良い。

【００９６】また給水停止する場合には、給水系統の給
水遮断弁閉操作により給水停止する方法や、給水系統の
給水ポンプ停止により給水停止する方法などが考えられ
るが、いずれの方法でも良い。

【００９７】これにより、圧縮機が大きい粒径の水滴を
吸い込まないようにできるため、圧縮機と燃焼器の安定
な作動と、圧縮機翼の摩耗の回避を達成できる。

【００９８】第２０の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記水滴噴霧停止時に燃焼器へ供給する燃料
供給量に対して、前記水滴噴霧時に燃焼器へ供給する燃
料供給量を増加させるよう制御する制御装置と、を備え
ることを特徴とする。

【００９９】また、前記水滴噴霧開始に基づいて燃焼器
へ供給する燃料供給量が開始前より増加し、前記水滴噴
霧停止に基づいて燃焼器へ供給する燃料供給量が停止前
より減少させるよう制御する制御装置を有することが好
ましい。

【０１００】また、前記水滴噴霧時においても、前記水
滴の噴霧量が少ないとより多いときに燃焼器への燃料投
入量を増加させるよう制御する制御装置を備えることが
好ましい。

【０１０１】また、湿度に応じて、燃料流量を制御する
（補正する）ことが好ましい。

【０１０２】タービン入口温度を一定に制御するためガ
スタービン排気ガス温度を利用する場合、ガスタービン
排気ガス温度の検出された値をタービン入口の湿分量に
対して補正する方法と、予め決められた排気ガス温度制
御線をタービン入口の湿分量に対して補正する方法が考
えられる。

【０１０３】具体的には、例えば、未水滴噴霧に基づい
て設定した排気温度制御線を、水滴噴霧時は高温側に補
正するようにして燃料投入量を増加させてもよい。

【０１０４】或いは、排気温度の実測値を補正して燃料
投入量を増加させるようにすることもできる。

【０１０５】圧縮機まわりの湿度の検出を圧縮機上流で
実施する場合には、水噴霧装置上流における気体の湿
度，水噴霧装置からの水噴霧量、および吸気ダクト内ド
レン発生量から演算する方法などが考えられる。また湿
度の検出を圧縮機吐出部で実施しても良い。

【０１０６】これにより、水噴霧による影響なしに燃焼
温度を常に一定に保持した運転が可能となり、水噴霧に
よる出力向上効果を最大限に達成することができる。

【０１０７】これにより、燃焼温度を適切に補正して
（例えば、高めに補正）、水噴霧運転時の更なる出力向
上を図ることができる。

【０１０８】第２１の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
霧装置と、前記燃焼ガスのＮＯｘ濃度を検出する検出器
と、前記検出したＮＯｘ濃度に基づき前記水滴の噴霧量
を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

【０１０９】ＮＯｘ対策を燃焼器への水噴霧や蒸気噴霧
で行うより、燃焼器内の水と空気とが均一に混合された
気体が燃焼器を流れるため、水と空気との混合状態が良
い。このため、簡易な装置により、燃焼振動を抑制し
て、安定燃焼を図りつつ低NOx化を図ることができる。

【０１１０】ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度を検出す
る値に基づき、目標ＮＯｘ濃度と前記ガスタービン排気
ガスＮＯｘ濃度値との差により水量を制御し、目標ＮＯ
ｘ濃度まで低減させるようにすることができる。

【０１１１】第２２の発明は、供給された空気を圧縮し
て吐出する圧縮機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料
とが燃焼される燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより
駆動されるタービンとを備えたガスタービンにおいて、
前記燃焼器は、燃料と空気とを予混合させた予混合気を
燃焼する予混合器を有し、前記圧縮機の上流側の吸気ダ
クト内に設置され、前記圧縮機に供給される空気に水滴
を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を外気温度より
低下させ、この温度を低下させた空気と共に前記圧縮機
に導入される噴霧された前記水滴を前記圧縮機内を流下
中に気化するようにした噴霧装置と、前記水滴噴霧停止
時に対して前記水滴噴霧時に前記予混合気の空気に対す
る燃料の比率を増加するよう制御する制御装置と、を備
えることを特徴とする。

【０１１２】また、水噴霧量が少ないときより多いとき
に予混合気の空気に対する燃料の比率が高くなるよう制
御することが好ましい。

【０１１３】噴霧水量の変動により、流体の状態が大き
く変動する。

【０１１４】しかし、これにより前記水滴噴霧運転時に
燃焼状態が不安定になることを抑制することができる。
よって、燃焼安定性が高く、水噴霧によるガスタービン
の高出力運転を得ることができるガスタービンを提供で
きる。

【０１１５】また、前記制御装置に変えて、前記燃焼排
ガスのＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知装置と、前
記燃焼器内の圧力変動を検知する圧力変動検知装置と、
前記ＮＯｘ濃度が所定値以上になった前記水滴噴霧量を
増加させ、前記圧力変動が所定値以上になったら前記水
滴噴霧量を減少させるよう制御する制御装置と、を備え
るようにしてもよい。

【０１１６】これにより、水噴霧による高出力化を図り
つつ、排出ＮＯｘ濃度が低く燃焼安定性が高い運転がで
きる。

【０１１７】また、ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度お
よび燃焼器内圧力変動を検出する手段を備え、水噴霧運
転中に前記ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度と燃焼器内
圧力変動を許容値内に抑えるように、圧縮機上流におけ
る水噴霧量を制御することができる。

【０１１８】また、燃焼器への蒸気噴射または水噴射を
実施する場合も同様に、圧縮機上流での水噴霧運転中に
前記ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度と燃焼器内圧力変
動を許容値内に抑えるように、圧縮機上流における水噴
霧量と燃焼器への蒸気または水噴射量を制御するように
することができる。これにより、燃焼器の安定な作動を
達成することができる。

【０１１９】また、ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度と
燃焼器内圧力変動を監視する手段を備え、水噴霧運転中
に前記ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度と燃焼器内圧力
変動をそれぞれ予め決められた任意の一定値を超えない
ように、燃焼器における予混合燃焼比率を制御するよう
にすることができる。これにより、燃焼器の安定な作動
を達成することができる。

【０１２０】以上説明したガスタービンに関して、新た
にガスタービンを設置する場合だけでなく、既設のガス
タービンの高出力化を図ることもできる。

【０１２１】その場合は、既設のガスタービンに前記水
噴霧装置及び目的に応じて何れかの前記制御装置、必要
に応じて関連機器をガスタービン出力増加装置として追
設する。

【０１２２】このように、既設のガスタービンであって
も前記噴霧装置や制御装置、或いはさらに必要な関連装
置をガスタービンの出力増加装置として追設することに
より、前記各発明の作用を得ることができる。

【０１２３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図１，図
２を用いて説明する。

【０１２４】本発明の実施例のガスタービンは、図１に
示すように、気体を圧縮して吐出する圧縮機１，圧縮機
により圧縮機された気体が供給される燃焼器２，燃焼器
２の燃焼ガスにより駆動されるタービン３，タービン３
軸に連結されている発電機４を備える。ガスタービン排
気ガスは排熱回収ボイラ７２に導入され、蒸気タービン
７３の作動媒体となる蒸気または水と熱交換を行った
後、大気へ排出される。ガスタービン排気ガスと熱交換
をし、加熱された蒸気により駆動される蒸気タービン７
３は発電機４と直結される。蒸気タービン７３より排出
された蒸気は、復水器７４で冷却され液体の水に凝縮さ
れる。圧縮機１には、圧縮機１に供給する空気を取り込
む吸気室１１から吸気を取り入れている。また、吸気室
１１の上流側には、ルーバ１０が配置されているのが一
般的である。ルーバ１０は圧縮機側（後流側）に空気フ
ィルタを配置する。ルーバ１０の位置のすぐ後ろに空気
フィルタを設けているので記載を省略する。吸気室１１
の下流に吸気ダクト１３が接続されており、吸気ダクト
内にはサイレンサ１２が設置されている。また、吸気ダ
クト１３内には、サイレンサ下流に噴霧水配管１５，噴
霧空気配管１６を備え、噴霧水配管１５および噴霧空気
配管１６から水および空気が供給されて水滴を噴霧する
噴霧ノズル１７が設置されている。吸気ダクト１３は圧
縮機吸気部１４と接続され、空気を圧縮機１へ導入す
る。尚、噴霧水配管１５および噴霧空気配管１６は複数
系統設置される。図ではその一系統を例示した。

【０１２５】噴霧水は補給水タンク１８から、異物除去
用ストレーナ１９，給水ポンプ２０，給水遮断弁２１，
給水流量調節弁２２，水流量計２３，異物除去用フィル
タ２４を介し、給水を複数の噴霧水配管１５に導く給水
ヘッダ２５に供給される。給水ヘッダ２５から、給水ヘ
ッダ出口流量調節弁２６を介し噴霧水配管１５へ水が供
給される。

【０１２６】２流体噴霧ノズルを使用する場合には、水
滴微粒化用噴霧空気系統が必要となり、噴霧空気として
圧縮機からの抽気空気を空気遮断弁２７，空気圧力調節
弁２８，異物除去用サイクロンセパレータ２９，空気流
量計３０，空気流量調節弁３１を介して、噴霧空気ヘッ
ダ３２に供給される。噴霧空気ヘッダ３２から吸気ダク
ト１３内に配置された各噴霧空気配管１６へ空気が供給
される。

【０１２７】図１では圧縮機１の吐出部から空気を抽気
しているが、圧縮機中間段から抽気してもよい。

【０１２８】水流量計２３，空気流量計３０で計測され
た給水流量と噴霧空気量の信号は制御装置３５に送信さ
れ、制御装置３５はガスタービン本体の運転状態から必
要な水量及び空気量を演算し給水流量調節弁２２，空気
流量調節弁３１を制御する。また、ガスタービン本体の
運転制限と比較演算し給水ポンプ２０，給水遮断弁２１
に開閉操作信号を送る。

【０１２９】噴霧ノズル１７からの水噴霧量に対するガ
スタービン増出力について以下説明する。噴霧ノズル１
７から噴霧された液滴は、圧縮機に入るまでの吸気ダク
トを流下中に一部が気化する。また、吸気室１１から導
かれる空気と混合される。噴霧された液滴を含む吸気は
圧縮機１に導入され、該導入された液滴は圧縮機１内を
流下中に気化する。その後圧縮機から吐出された圧縮空
気と燃料が燃焼器２に供給され燃焼する。燃焼ガスはタ
ービン３に供給され、タービンを駆動する。該タービン
排ガスが導かれ、該タービン排ガスを熱源として排熱回
収ボイラ７２で発生した蒸気は蒸気タービン７３を駆動
する。以下詳述する。

【０１３０】前記混合ガスの流れる圧縮機内で気化する
液滴を導入させて、圧縮機内で液滴が蒸発することによ
り、部分負荷状況での効率を前記従来技術の場合よりさ
らに向上させることができる。圧縮機内に入った水滴は
気化し、気化が完了すると、圧縮機内の気体はさらに断
熱圧縮を受ける。その際水蒸気の定圧比熱は圧縮機内の
代表的な温度（３００℃）付近では、混合気の約２倍の
値を有するので、熱容量的には混合気換算で、気化する
水滴の重量の約２倍の混合気が作動流体として増したの
と等価な効果がある。すなわち圧縮機の出口混合気温度
低下に効果（昇温抑制効果）がある。このようにして圧
縮機内での水滴の気化により圧縮機出口の混合気温度が
低下する作用が生じる。圧縮機の動力は、圧縮機出入口
の混合気のエンタルピの差に等しく混合気エンタルピは
温度に比例するので、圧縮機出口の混合気温度が下がる
と、圧縮機の所要動力を低減でき、効率を向上させるこ
とができる。

【０１３１】また、圧縮機入口吸気温度Ｔ１，圧縮機出
口温度Ｔ２，燃焼温度Ｔ３，ガスタービン出口温度Ｔ４
とすると、ガスタービンの効率ηは近瞭的に次式で与え
られる。

【０１３２】

【０１３３】圧縮機出口温度Ｔ２が、水噴霧の混入によ
る気化によりＴ２′（＜Ｔ２）に低下すると、上式右辺
第２項は小さくなるので、水噴霧により効率も向上する
ことがわかる。別な言い方をすると、ガスタービンとい
う熱機関から系外に廃棄される熱エネルギーＣｐ(Ｔ４
−Ｔ１)は本発明の適用前後で大差ない一方、投入され
る燃料エネルギーＣｐ(Ｔ３−Ｔ２′)は本発明の適用時
は、Ｃｐ(Ｔ２−Ｔ２′)ほどすなわち圧縮機仕事の低下
分ほど増えている。圧縮機仕事の低下分は増出力に等し
いので、この燃料増加分は実質全部ガスタービンの出力
増加に寄与する。即ち、増出力分は熱効率が１００％と
なる。このため、ガスタービンの熱効率を向上できる。
燃焼温度が一定に保たれているので、ボトミングサイク
ルの熱効率は本発明適用前と等しいので、コンバインド
サイクルトータルの熱効率を向上させることができる。

【０１３４】尚、噴霧液滴は粒径が大きいと圧縮機１の
翼やケーシングに衝突し、メタルから熱を得て気化する
ことになるので作動流体の減温効率が阻害されるおそれ
がある。このため、このような観点からは、液滴の粒径
は小さい方が好ましい。

【０１３５】噴霧液滴には粒径の分布が存在する。圧縮
機１の翼やケーシングに衝突することを抑制すること
や、翼のエロージョンを防酔するという観点から、噴霧
される液滴は主に５０μｍ以下の粒径になるようにす
る。翼に作用する影響をより少なくする観点からは、最
大粒径で５０μｍ以下にすることが好ましい。

【０１３６】更に、粒径が小さい方が流入空気中に液滴
をより均一に分布させることができ、圧縮機内の温度分
布が生じることを抑制する観点から、Sautor平均粒径
（Ｓ．Ｄ．Ｍ．）で３０μｍ以下にすることが好まし
い。噴霧ノズルから噴出される液滴は粒度の分布である
ことから前記最大粒径では計測が容易ではないので、実
用上は前述のようにSautor平均粒径（Ｓ．Ｄ．Ｍ．）で
設定したものを適応できる。尚、粒径は小さい方が好ま
しいが、小さい粒径の液滴を作る噴霧ノズルは高精度な
製作技術が要求されるので、技術的に小さくできる下限
までが、前記粒径の実用範囲となる。よって、係る観点
からは、例えば、前記主な粒径，最大粒径、或いは平均
粒径がそれぞれ１μｍが下限となる。又、原粒径の液滴
になる程生成するためのエネルギーが大きくなることが
多いので、液滴生成のための使用エネルギーを考慮して
前記下限を定めてもよい。大気中に浮遊し落下し難い程
度の大きさにすると、一般に、接触表面の状態も良い。

【０１３７】空気が圧縮機内を通過する時間はわずかで
あり、この間に液滴を良好に気化させ、気化効率を高め
る観点からは、平均粒径（Ｓ．Ｄ．Ｍ．）で３０μｍ以
下が望ましい。

【０１３８】尚、小さい粒径の液滴を作る噴霧ノズルは
高精度な製作技術が要求されるので、技術的に小さくで
きる下限までが、前記粒径の下限となる。例えば、１μ
ｍである。

【０１３９】液滴が大きすぎると、圧縮機で液滴の良好
な気化をし難くなるからである。

【０１４０】液滴の導入量は、後述のように温度及び湿
度又は、出力増加の程度等により調整することができ
る。例えば、噴霧した液滴が噴霧箇所から圧縮機入口ま
での間で気化する量を考慮して、吸気重量流量の０.２
ｗｔ％ 以上導入することができる。上限についても後
述するように圧縮機の機能を良好に維持できる程度にす
る観点から上限を定める。例えば、上限を５ｗｔ％と
し、導入範囲をこれ以下にすることができる。

【０１４１】吸気ダクトでは、空気を冷却し、空気密度
を高めてガスタービンの吸い込み空気流量を増大する。
圧縮機内部では、圧縮空気を冷却し、圧縮機の動力を低
減する。圧縮機出口ガス温度を低下できる。また、圧縮
機内の水滴気化により、タービン作動流体が増大する。

【０１４２】このため、タービン軸出力増大に対して圧
縮機動力を低減できるので、高出力を得ることができ
る。また、効率向上に寄与することができる。

【０１４３】噴霧ノズル１７から水噴霧量を増加させて
ゆくと、はじめは(第１段階として)圧縮機入口温度低下
に伴う圧縮機入口空気量の増加によって出力が増加す
る。更に水噴霧量を増加して行くと（第２段階として）
出力増加割合の増加率が変わり、圧縮機内温度を低下さ
せることによる圧縮機動力の低減，気化した水滴による
タービン作動媒体の増加により出力が増加する傾向にあ
る。

【０１４４】図１ではガスタービンと蒸気タービンのコ
ンバインドサイクルについて例示したが、ガスタービン
単体のプラントにおいても適用される。

【０１４５】また、噴霧される水は純水だけでなく、大
気温度が低い時は考慮した不凍液との混合容液，メタノ
ール等のアルコールとの混合液など、他の物質との水溶
液でも良い。

【０１４６】水噴霧によるガスタービンを増出力させる
際に、水噴霧量を水滴が圧縮機上流で気化する範囲に止
め、圧縮機内に水滴を導入せず、圧縮機入口温度の低下
のみによって出力増加を達成しても良い。この場合、前
記第１段階までの出力増加しか得られず、大気温度が低
い場合や大気湿度が高い場合には、圧縮機上流吸気ダク
ト内での水滴気化量が少ないため得られる出力増加量が
少ないが、圧縮機内の気体の流れが設計状態から変化せ
ず、圧縮機の安定な作動が得られる。

【０１４７】また、水噴霧によるガスタービンを増出力
させる際に、吸気ダクト１３の下流側で圧縮機吸気部１
４部のように圧縮機１入口に噴霧ノズル１７を設置し、
噴霧された水をほぼ全量水滴の状態で圧縮機１に導入
し、水滴が圧縮機内を流下中に気化することにより周囲
空気の熱を吸収して圧縮機内温度を低下させ、圧縮機動
力の低減によって出力増加を達成しても良い。この場
合、圧縮機入口温度低下による増出力効果がない分だけ
出力増加量は小さくなり、圧縮機内での水滴の作用で出
力が増加する。この方法は水噴霧条件が大気湿度に関係
ないため制御が簡単になり、また水滴径が大きくてすむ
ので噴霧ノズルの数を減らすことができる。従って、水
噴霧によるガスタービン増出力機構としては最も単純な
設備ですむ。このとき、図２（ａ）に示すように、水噴
霧を実施しない通常の運転では、大気温度の上昇と共に
作動媒体である圧縮機入口空気量が減少するため、図２
(ａ)中Ａ線のようにガスタービン出力も低下する。ここ
で、ガスタービン出力の低下を回復させるために、圧縮
機上流で水を噴霧すると図２（ａ）中Ｂ線のように同じ
大気温度に対して、ガスタービン出力が増加する。水噴
霧の方法としては、Ｂ線を予め決めておき、発電機４の
出力がある大気温度で要求された出力に到達するまで、
制御装置３５は給水流量調節弁２２に開操作信号を送り
噴霧水量を増加させる。同時に噴霧粒径を一定に維持す
るため、水量増加に比例して噴霧空気流量調節弁３１に
も開操作信号を送り、噴霧空気を増加させる。

【０１４８】または、図２（ｂ）に示すように、機器の
保全等の観点から設定された噴霧量の制限線で示した水
滴制限量に対して、一定の裕度をとって投入計画線で示
した投入計画量を設定し、当該投入計画量に対応して水
を噴霧する。図の場合は、大気温度に対して設定された
水滴制限量（制限線）と投入計画量（投入計画線）の場
合を示す。この場合、ガスタービン出力は、運転時の大
気温度および投入水量に対応した出力増加が得られる。

【０１４９】図２（ａ）の出力特性、（ｂ）の水噴霧量
は、圧縮機入口温度に対して設定しても良い。大気温度
に対して設定する場合は、図１に示すように水噴霧装置
上流の大気条件検出器（温度検出器）３８，大気湿度計
（湿度検出器）７５を使用し、圧縮機入口温度に対して
設定する場合は、水噴霧装置下流から圧縮機上流間の温
度検出器（例えば吸気ダクト空気温度検出器）３６，湿
度検出器（湿度検出センサ）６１を使用する。精度を上
げるため、複数点検出しても良い。

【０１５０】また、ガスタービン起動から、ガスタービ
ン回転数上昇，部分負荷運転から負荷上昇し、通常運転
（例えば定格運転）を鑑みると、圧縮機上流での水噴霧
が出力増加を図る際、起動時から負荷上昇時は水噴霧を
停止し、通常運転に移行してから水噴霧を開始するよう
に起動する。

【０１５１】例えば、ガスタービン起動から負荷上昇中
の部分負荷運転までの間は、噴霧ノズル１７からの水噴
霧を停止し、ガスタービンの運転状態が圧縮機入口案内
翼開度全開及び最大燃焼温度で、燃焼温度を一定運転に
維持した状態になったことを検知し、噴霧ノズル１７か
ら水噴霧を実施する。

【０１５２】或いは、圧縮機入口案内翼開度を検知し、
起動時から入口案内翼が通常運転時の開度になるまで
は、水噴霧を停止し、同開度になったら噴霧ノズル１７
から水噴霧を開始する。

【０１５３】これにより、起動時の失火防止を図り安定
性の高い起動を図る。また、水噴霧運転を行うガスター
ビンの起動時間の短縮を図ることができる。

【０１５４】本発明の第２の実施例を図１，図３を用い
て説明する。

【０１５５】本実施例は、圧縮機１に設置される入口案
内翼の開度に応じて噴霧量を制御する。

【０１５６】具体的には、圧縮機入口案内翼開度が大き
い場合の水噴霧量を同開度が小さい場合より多くする。

【０１５７】本実施例は、基本的には第１の実施例と同
様の構造を有する。

【０１５８】第１の実施例の構造に加えて、圧縮機入口
案内翼の開度の信号は制御装置３５に入力され、該信号
に基づいて水噴霧量が制御される制御装置を備えてい
る。

【０１５９】図３は、水噴霧量を大気温度に応じて制御
した場合の、水噴霧量計画線を示したものであり、圧縮
機入口案内翼の角度に応じて水量噴霧量が異なるように
制御する。本実施例では圧縮機入口案内翼の角度が中間
開度、すなわち部分負荷状態で水噴霧を実施する。

【０１６０】プラントからの電力要求によっては、部分
負荷での負荷一定運転が考えられる。この場合も、圧縮
機１の上流で噴霧ノズル１７から水滴を噴霧することに
より、圧縮機１の駆動動力減少とタービン３の作動流体
増加により、同一負荷を維持するのに必要な燃料が少な
くてすむ。すなわち部分負荷での熱効率を水噴霧によっ
て向上させることができる。

【０１６１】圧縮機入口案内翼が中間開度である場合に
は、圧縮機入口空気流量の減少に比例させて噴霧水量も
減少させる。例えば、噴霧水量の圧縮機入口空気量に対
する割合を定格負荷運転状態とは別に圧縮機入口案内翼
の角度に対応し設定する。或いは補正する。これによ
り、部分負荷状態で圧縮機と燃焼器の特性が定格負荷運
転状態からそれぞれ変化することに対応して安定な運転
を図ることができる。

【０１６２】図３では開度が大きい場合の方が、噴霧水
量割合を大きくとれるように示しているが、これはガス
タービンの機種と搭載されている燃焼器の特性や運用方
法に依存するので、個々の機種に対して各要素の特性を
反映させて設定すれば良い。また、噴霧ノズル１７の水
噴霧量は、出力や大気温度等に基づいて制御し、噴霧量
が入口案内翼開度に基づく制限値を超えないように制御
することもできる。

【０１６３】例えば、大気温度に基づいて噴霧量を制御
する場合、図３の各圧縮機入口案内翼開度に対する噴霧
量の値を図２（ｂ）の水噴霧量制限線として設定し、所
定の裕度をとって水噴霧投入計画線を決定するようにす
ることができる。実際の運用にあたり、噴霧水量制限値
が決定されると、実際の有効な水噴霧量が制限値を超え
ないように、制御装置３５は、給水流量調節弁２２と噴
霧空気流量調節弁３１の開度を制御する信号を送る。

【０１６４】これにより、水噴霧投入計画線に基づく制
御の際、急激な負荷変動や何らかの理由による噴霧水量
の急増などが起こっても、当該水噴霧量制限線を利用し
てガスタービン本体を保護できる。

【０１６５】本発明の第３の実施例を図１，図２，図
４，図５，図６を用いて説明する。

【０１６６】本実施例は、大気温度および湿度に基づい
て噴霧ノズル１７からの水滴量を制御する。

【０１６７】具体的には、大気温度が低いときより高い
ときに水噴霧量を多くすると共に、湿度が高いときより
低いときに水噴霧量を多くするよう制御する。

【０１６８】本実施例は、基本的には第１の実施例と同
様の構造を有する。

【０１６９】第１の実施例の構造に加えて、噴霧ノズル
１７の上流に、例えば吸気室１１内に、温度検出器３８
や湿度検出器７５を設置する。該検出器の信号を制御装
置３５に入力し、該信号に基づいて噴霧ノズル１７の水
量を制御する。図４は大気温度と湿度に対する水噴霧量
制御線を示したものである。

【０１７０】水噴霧の方法として、図２（ａ）中のＢ線
を予め設定しておき、ある大気温度で要求された出力が
得られるまで噴霧水量を増加する。しかし、ガスタービ
ン本体の圧縮機汚れなどによる経年劣化の度合いが激し
い場合や、同一機種における機械加工公差などに起因す
る個体差が大きい場合などは、Ｂ線の出力をとるために
より多くの水を投入しなければならない。ガスタービン
に水を過剰に投入すると、圧縮機内の流れの状態が設計
状態から変化し、サージングに対する裕度が減少した
り、燃焼器の不安定な作動の原因となる。従って、図４
（ｂ）に示す大気温度と湿度に対して決定される水量制
限線によって保護する。この場合、前述の経年劣化や機
械の個体差が大きい場合には、Ｂ線の出力に到達する前
に水量制限線に到達する場合もあり、目標の出力は得ら
れないが、ガスタービンに過剰な水噴霧を実施しないよ
う保護される。

【０１７１】また、水噴霧の方法として、図２（ｂ）の
ように大気温度に対して投入計画水量を予め決めておく
場合にも、給水流量調節弁２２の開度異常など、何らか
の理由による噴霧水量の急増に対してガスタービン本体
を保護することができる。

【０１７２】図６に示すように、噴霧水量制限線は大気
温度と湿度によって決定される。噴霧水量を制限する項
目としては、圧縮機内に導入される水滴量，燃焼器内に
流入する湿分量，圧縮機入口温度，給水系統のポンプ容
量，給水配管の設計圧力，給水タンク容量，純水装置供
給容量などが考えられる。このうち、給水系統のポンプ
容量，給水配管の設計圧力，給水タンク容量，純水装置
供給容量については、通常は設計時に十分な容量を検討
するものとしてここでは言及しない。従って、ガスター
ビン本体から与えられる制約条件として、圧縮機内に導
入される水滴量，燃焼器内に流入する湿分量，圧縮機入
口温度を総合して図６の噴霧水量制限線を決定する。

【０１７３】圧縮機内に導入された水滴は、圧縮機内を
流下中に気化することにより、周囲空気から熱を吸収
し、圧縮機内の温度が低下する。温度が低下すると空気
の密度が増加するため、圧縮機内の軸流速度が低下し、
圧縮機の後段側では速度三角形が設計点からずれる。通
常運転時において、圧縮機後段側の軸流速度が低下する
のは、大気温度が低い時である。従って水噴霧によって
圧縮機内の作動状態は、水噴霧をしない通常運転の大気
温度低時に近い状態に変化する。従って、もともと大気
温度が低い時には少ない水投入量で圧縮機内の作動状態
が本来の設計許容範囲を超えてしまい、逆に大気温度が
高い場合には水噴霧量を多くすることができる。このよ
うな設計点からずれた運転状態は圧縮機内のミスマッチ
ングと呼ぶが、サージングに対する裕度を低下させてし
まう。この圧縮機内のミスマッチングは、水滴が圧縮機
内で気化することにより生じるため、吸気ダクト１３内
で気化しきれずに圧縮機内に持ち越された水滴量が問題
となり、吸気ダクト内で気化した水分による圧縮機入口
の湿度には影響されない。しかし、大気温度と湿度によ
って吸気ダクト内における水滴気化量が決まり、吸気ダ
クト内の水滴気化量によって圧縮機入口温度が決まる。
さらに、圧縮機入口温度によって圧縮機内に導入される
水滴量の許容値が決まるので、結局圧縮機に関する噴霧
水量制限線は、大気温度と湿度に関係させて決定され
る。

【０１７４】一方、燃焼器内に流入する湿分量は、燃焼
の不安定をもたらす。さらに圧縮機内で水滴が気化する
ことにより、燃焼器に流入する空気温度が低下するた
め、同一の燃焼温度でガスタービンを運用しようとする
と、投入する燃料流量が増加し、火炎が逆火しやすくな
ってしまう。従って、燃焼器に流入した全湿分量が燃焼
器の作動に影響を与えるため、燃焼器に関する噴霧水量
制限線は、大気の温度と湿度に関係させて決定される。

【０１７５】圧縮機入口温度は、冬場のように大気温度
が低い場合に圧縮機入口で氷結現象を生ずることがあ
り、これは大気温度と湿度によって決まる。

【０１７６】以上を総合して水量制限線を設定するが、
ガスタービンの機種によって、運用大気温度全体にわた
り圧縮機の特性が支配的になる場合、逆に燃焼器の特性
が支配的になる場合、または大気温度低時には圧縮機の
特性が支配的になり、大気温度高時には燃焼器の特性が
支配的になる場合などが考えられる。いずれの場合でも
噴霧水量制限線は大気温度と大気湿度によって決定され
る。

【０１７７】ガスタービン運転時の大気温度と大気湿度
から噴霧水量制限が決定とれると、実際の有効な水噴霧
量が制限値を超えないように、図１の制御装置３５は、
給水流量調節弁２２と噴霧空気流量調節弁３１の開度を
制御する信号を送る。

【０１７８】圧縮機上流吸気ダクト１３で噴霧した水の
内、吸気ダクトで発生するドレンを差し引いた水噴霧量
が有効な水量である。この有効水量は図５(ｂ)中、Ｇｗ
３で現される。さらに、有効水量Ｇｗ３中、吸気ダクト
内で気化する水量がＧｗ２である。残りのＧｗ１が圧縮
機内に水滴の状態で導入される。図５（ｂ）の湿り空気
線図中、例えば水噴霧前に圧縮機入口状態がＡ点である
場合、水噴霧により吸気ダクト内でＧｗ２に相当する水
滴が気化し、周囲の空気温度を低下させ、圧縮機入口状
態はＢ点に移行する。さらに水噴霧量を増加すると、吸
気ダクト内で気化しきれない水滴量Ｇｗ１が圧縮機内へ
導入される。

【０１７９】従って、有効な噴霧量は、図６に示すよう
に圧縮機吐出空気の湿度検出器湿度センサ５５の指示値
Ｘｓ３と、圧縮機上流水噴霧装置上流の湿度検出器７５
の指示値Ｘｓ１から求めることができる。湿度検出器の
指示値は相対湿度でも良いが、予め絶対湿度を出力する
よう設定すれば、圧縮機吐出空気の湿度検出器５５の指
示値Ｘｓ３から水噴霧装置上流の湿度検出器７５の指示
値Ｘｓ１を差し引くだけで有効な水噴霧量が求まる。湿
度の検出信号は制御装置３５に伝達され、有効水量Ｇｗ
３が演算される。

【０１８０】図６は圧縮機吐出空気の湿度の検出装置の
一例について説明する。水滴微粒化用噴霧空気に圧縮機
の吐出空気を使用している場合は、図６に示すように空
気遮断弁２７，空気圧力調節弁２８の下流において、配
管の途中から分岐する。分岐配管５９は、絶対湿度測定
用サンプリング用タンク５６に下側より接続される。流
量調節弁５８でサンプル空気量を調節し、湿度センサ５
５の雰囲気温度がセンサの耐熱温度以上に上昇しないよ
うにする。ドレンが発生した場合を考慮し、ドレン排出
弁５７をサンプリング用タンク５６の下側に設置する。
サンプリング用タンク５６に供給された空気は、タンク
内を通気孔７６まで上昇する。供給された空気が常に湿
度センサ５５に触れるよう、前記湿度センサ５５を通気
孔７６の位置まで差し込む。運転中は常にこの状態で連
続的に、サンプリング用タンク５６に空気を通気して測
定する。また、水滴微粒化用噴霧空気に圧縮機中間段か
らの抽気を利用している場合には、圧縮機の吐出ケーシ
ングまたは、燃焼器取り付けケーシングから直接湿度測
定用の計装配管を接続してもよい。

【０１８１】また、水流量計指示値から吸気ダクト内ド
レン量を差し引くことにより、有効な水噴霧量を直接求
めても良い。この場合、実際には吸気ダクト内に発生し
たドレン量の瞬時値を検出することは難しく、通常は積
算値となる。従って、ガスタービンの性能試験などで１
時間から２時間にわたり同一の条件で連続運転し、時間
平均して性能を割り出す場合などは有効であるが、ガス
タービンの運転状態を監視するには適さない。この問題
を解決するため、予め噴霧水量に対して吸気ダクト内で
発生するドレン量を関数化しておけば良い。

【０１８２】例えば、噴霧水量が増加すると発生ドレン
量も増加するように関数化しておく。

【０１８３】本発明の第４の実施例を図１，図５，図６
を用いて説明する。

【０１８４】本実施例は、圧縮機に入る空気（入口空
気）の温度に基づいて噴霧ノズル１７からの水滴量を制
御する。

【０１８５】具体的には、例えば、圧縮機入口温度が低
いときより高いときに噴霧ノズル１７からの水噴霧量を
多くする。或いは、水噴霧量の制限値を、圧縮機入口温
度が低いときより高いときに高くなるよう可変にする。

【０１８６】また、圧縮機入口温度，圧縮機吐出湿度お
よび圧縮機吐出空気の湿度とを入力し、該値に基づいて
噴霧ノズル１７からの水噴霧量を制御する。

【０１８７】本実施例は、基本的には第１の実施例と同
様の構造を有することができる。

【０１８８】第１の実施例の構造に加えて、噴霧ノズル
１７の下流に、例えば吸気ダクト１３の圧縮機入口近傍
に、温度検出器３６，湿度検出器６１を設置する。圧縮
機吐出空気に連通して湿度検出器５５を設置する。該検
出器の信号を制御装置３５に入力し、該信号に基づいて
噴霧ノズル１７の水量を制御する。

【０１８９】ガスタービンの機種によっては、燃焼器の
安定性が極めて良く、水量制限線を決定する支配的な要
因が圧縮機内のミスマッチングにある場合がある。例え
ば、燃焼器が比較的簡単な構造の油焚き拡散燃焼方式の
燃焼器である場合には、油焚き予蒸発・予混合燃焼方式
や、ガス焚き予混合希薄燃焼方式の燃焼器と比較して、
燃焼用空気が含有する蒸気量にあまり影響を受けずに安
定な作動を示すことが考えられる。このような場合に
は、噴霧水量を制限するのは、圧縮機内のミスマッチン
グと冬場の圧縮機入口温度低である。

【０１９０】図５（ａ）のような圧縮機入口温度に対す
る圧縮機内水滴導入量制限線を設定する。これにより、
噴霧量を圧縮機入口温度に応じて可変にする。吸気ダク
ト内で気化しきれずに水滴状態で圧縮機の導入される水
滴が圧縮機内で気化することによる圧縮機内のミスマッ
チングが生じさせることを抑制することができる。これ
により、ガスタービン本体を保護することができる。圧
縮機入口温度を基に図５（ｂ）に示すＧｗ１に相当する
湿分量を制限する。

【０１９１】また第２の実施例と同様に、圧縮機内水滴
導入量制限線を圧縮機入口温度に基づくと共に、圧縮機
入口案内翼７の角度にも基づいて関数として設定しても
良い。

【０１９２】実際の運用にあたり、ガスタービン運転時
の圧縮機入口温度に基づいて圧縮機内水滴導入量制限値
が決定されると、水噴霧運転中に圧縮機内に導入された
正味の水滴量が制限値を超えないように、図１の制御装
置３５は、給水流量調節弁２２と噴霧空気流量調節弁３
１の開度を制御する信号を送る。

【０１９３】圧縮機入口温度は、水噴霧装置下流と圧縮
機入口間に設置した気体温度検出器３６によって検出す
る。

【０１９４】図５中Ｇｗ１で表される圧縮機内水滴導入
量Ｇｗ１は、図６に示すように圧縮機吐出空気の湿度検
出器５５の指示値と、水噴霧装置下流と圧縮機入口間に
設置された湿度検出器６１の指示値から求めることがで
きる。湿度検出器の指示値は相対湿度でも良いが、予め
絶対湿度を出力するよう設定すれば、圧縮機吐出空気の
湿度検出器５５の指示値Ｘｓ３から水噴霧装置下流の湿
度検出器６１の指示値Ｘｓ２を差し引いてＧｗ１が求ま
る。湿度の検出信号は制御装置３５に伝達され、圧縮機
内水滴導入量Ｇｗ１が演算される。

【０１９５】図６を用いて、圧縮機吸気部１４の絶対湿
度の測定装置の一例を説明する。

【０１９６】湿度サンプリング用計装配管６０を、サン
プリング用タンク６２に下側から接続し、前記サンプリ
ング用タンク６２の上側から計装配管を真空ポンプ６６
に接続して、圧縮機吸気部１４内の空気をサンプリング
用タンク６２に誘引して計測する。計装配管６０を下側
からサンプリング用タンク６２に接続して、上側から誘
引するのはドレンが湿度検出センサ６１に触れないよう
にするためである。また、前記計装配管６０には、サン
プリング空気の流量調節弁６３を設置し、ドレン排出弁
６４をサンプリング用タンク６２の下側に設置する。

【０１９７】圧縮機内水滴導入量Ｇｗ１の演算に用い
る、前記圧縮機吸気部１４の絶対湿度Ｘｓ２は、サンプ
リング用タンクに連続的に通気することにより測定され
る。圧縮機の吸気部では、吸気ダクト１３の圧力損失の
ため大気圧に対し負圧となる。本構造の測定手段を用い
ることにより、大気から圧縮機吸気部１４内に空気が逆
流し、圧縮機吸気部１４の絶対湿度の測定ができなくな
ることを抑制し、適切な計測ができるようにする。

【０１９８】また、圧縮機内水滴導入量Ｇｗ１は、水流
量計指示値から吸気ダクト内ドレン量を差し引くことに
より、有効な水噴霧量を直接求め、さらに吸気ダクト内
で気化した水分を差し引くことによって演算することも
できる。この場合、吸気ダクト内で気化した水分量は、
水噴霧装置下流の湿度検出器６１の指示値Ｘｓ２から水
噴霧装置上流の湿度検出器７５の指示値Ｘｓ１を差し引
いて算出される。吸気ダクト内で発生するドレン量は、
例えば予め噴霧水量の増大対応して増大するように関数
化しても良い。

【０１９９】また、月日や時刻により水噴霧するモード
スイッチを備えることが好ましい。月日や時刻の条件に
は、予め電力需要の大きい時期、あるいは、大気温度上
昇に伴いガスタービン出力が低下する時期として、例え
ば、４月から１１月、９時から１８時などを条件とす
る。このようにすれば、出力増加装置の使用時期を明確
にできるので、設備の維持管理がし易くなる。

【０２００】本発明の第５の実施例を図１，図８，図
９，図１０，図１１を用いて説明する。

【０２０１】本実施例は、吸気ダクト１３に多数の噴霧
ノズル１７を備え、水供給装置と、該水供給装置からの
水が流れる供給母管と、供給母管から供給される水を複
数の供給配管に分岐する給水ヘッダと、給水配管に接続
される水噴霧ノズルを有する。

【０２０２】２流体のノズルの場合は、水噴霧ノズルに
供給する空気も、水同様、空気供給装置と、該空気供給
装置からの空気が流れる供給母管と、供給母管から供給
される空気を複数の空気供給配管に分岐する空気供給ヘ
ッダとを備え、前記水噴霧ノズルに空気供給配管を連絡
する構成にすることができる。

【０２０３】このように、噴霧ノズル１７を複数の系統
に分割しておき、水噴霧量が少ないときより多いとき
に、水を供給する該系統の数が多くなるように使用する
系統（水噴霧ノズル数）を制御する。

【０２０４】水噴霧量に対応して、噴霧に使用する噴霧
ノズル１７数を変動させるよう制御する。

【０２０５】本実施例は、基本的には第１の実施例と同
様の構造を有することができる。

【０２０６】第１の実施例の構造に加えて、噴霧ノズル
１７の下流に、例えば吸気ダクト１３の圧縮機入口近傍
に、温度検出器３６，湿度検出器６１を設置する。圧縮
機吐出空気に連通して湿度検出器５５を設置する。該検
出器の信号を制御装置３５に入力し、該信号に基づいて
噴霧ノズル１７の水量を制御する。

【０２０７】２流体ノズルを使用する場合の噴霧特性を
図１３に示す。気水比は、噴霧空気量と噴霧水量の体積
比で定義され、気水比一定では水量の減少に伴い噴霧圧
力が低下するため、粒径が大きくなる。また、１流体ノ
ズルを使用する場合にも水量の減少に伴い噴霧圧力が低
下するため、粒径が大きくなる。

【０２０８】噴霧ノズル１７から噴霧される水滴が大き
くなると水滴が圧縮機翼に衝突することによりエロージ
ョンが発生し、圧縮機の性能を悪化させる可能性があ
る。しかし、水滴径が十分に小さければ圧縮機翼へ衝突
せずに気流に乗って流れ、圧縮機内で蒸発する。水滴を
圧縮機翼へ衝突せずに翼間を通過させるには、圧縮機内
の空気流速や形状などの設計条件によって変わるが、前
記のように平均粒径を一定の粒径以下にする。例えば２
０μｍ以下等にする。従って、吸気加湿冷却システムに
おいて、噴霧水量が変化する場合でも、噴霧水量の増減
にかかわらず、噴霧水の粒径を一定値以下にすることが
好ましい。

【０２０９】上記の課題を解決するために、図１に示す
ように、噴霧水量が少ない場合は、給水ヘッダ２５から
連絡する多数の噴霧水配管１５のうち、一部の所定の噴
霧水配管１５に水を供給するよう各噴霧水配管に連絡す
る流量調整弁２６のうち一部を開とし、他を閉じるよう
制御し、同様に、噴霧空気ヘッダ３２から分岐される空
気を空気流量調整弁３３を制御する。噴霧水量を増す場
合は、各噴霧水配管に連絡する流量調整弁の開数を増
す。空気流量調整弁３３の数も対応させて増す。また、
噴霧ノズルに至る構成を、図９に示すように給水ヘッダ
の数を増やし、給水主ヘッダ７７と給水副ヘッダ７８，
７９の構成にし、各給水副ヘッダ７８，７９に供給する
ラインに給水流量調節弁８０，８１と給水流量計８２，
８３を設置するようにしてもよい。

【０２１０】本図においても、給水副ヘッダ７８，７９
から分岐した一の噴霧水配管を図示した。

【０２１１】噴霧水量が少ない場合には、給水副ヘッダ
７８の１台のみ使用し、噴霧水量が所定量より増加する
場合に、給水副ヘッダ７８及び７９を共に使用する。

【０２１２】このように、噴霧水量が少ない場合には、
給水副ヘッダ７８の１台のみ使用する等、定格運転時よ
り少ない数での運転により、設置した噴霧ノズル１７の
うち一部の数の噴霧ノズル１７から水噴霧し、噴霧ノズ
ルの噴霧圧力を高く維持することによって、図８のノズ
ル噴霧特性で一定粒径以下の給水量範囲となるよう制御
可能となる。また、噴霧水量を増加させると共に噴霧圧
力が高くなるが、給水系統の設計圧力以上にならないよ
う、ある一定圧力を超える場合には、副給水ヘッダ７
８，７９の２台を使用する等して、水噴霧させる噴霧ノ
ズル１７数を増加する。副給水ヘッダの設置台数は、最
大水量，噴霧ノズルの個数、最低および最大噴霧圧力等
の設計条件によって決められるが、図９では２台使用す
る場合の系統を示している。

【０２１３】また、全体としては噴霧される前記水滴量
が少ない場合であっても、噴霧ノズル１個あたりの噴霧
水量の増加を図り、噴霧水量の変動に伴う前記水滴の平
均粒径の変動を抑制して安定した出力増加運転ができ
る。

【０２１４】図１０に副給水ヘッダを２台使用する場合
の運用法を示す。最大水量を１００％とし、５０％水量
までは１台のみ使用する。５０％水量を切替点とし、２
台目の副給水ヘッダを使用し、２台の副給水ヘッダに同
一水量を供給しながら１００％水量まで使用する。

【０２１５】このように、本実施例により、噴霧水量の
変動があった場合であっても、所望の粒径の液滴を安定
して得ることができ、機器の健全性を得つつ、可変の出
力増加運転ができる。また、給水副ヘッダを設置せず、
給水ヘッダに複数の給水配管１５を連絡するようにし
て、給水系統の給水主ヘッダ下流に給水流量調節弁，流
量計を設置し、また、空気系統も同様に主ヘッダ下流に
空気流量調節弁を設置し、噴霧ノズル配管の運用台数を
変えるようにしてもよい。

【０２１６】また、給水副ヘッダを設置せず、給水系統
の噴霧ノズル毎に、給水流量調節弁を設置し、空気系統
の噴霧ノズル毎に、空気流量調節弁を設置し、噴霧ノズ
ルの運用台数を変えるようにしてもよい。

【０２１７】本発明の第６の実施例を図１，図５，図６
を用いて説明する。

【０２１８】本実施例では、水噴霧量に対応して噴霧ノ
ズル１７に供給する水量或いは空気量を制御する。

【０２１９】本実施例は、基本的には第１の実施例と同
様の構造を有することができる。第１の実施例の構造に
加えて水噴霧量に応じて、気水比が一定となるように
（変動を抑制するように）水供給量の増減に対応して空
気供給量を増減させるよう給水ヘッダ出口流量調節弁２
６及び噴霧空気ヘッダ流量調節弁３３を制御する。

【０２２０】これにより、空気量を少なく抑制しつつ、
ある程度の粒径の水を得ることができる（比較的水量が
多い場合に顕著となる）。空気を圧縮機から得る場合に
は、取り込み空気のうち多量を燃焼器側にまわすことが
でき、出力や効率を向上させる運転ができる。

【０２２１】または、水噴霧量に応じて、気水比の変動
を抑制するように、好ましくは一定になるように、水供
給量の増減に対応して空気供給量を増減させるよう給水
ヘッダ出口流量調節弁２６及び噴霧空気ヘッダ流量調節
弁３３を制御する。

【０２２２】具体的には、噴霧水量が少ない場合より多
い場合の方が気水比が小さくなるよう制御する。

【０２２３】これにより、空気量を少なく抑制しつつ、
ある程度の粒径の水を得ることができる（比較的水量が
少ない場合に顕著となる）。空気を圧縮機から得る場合
には、取り込み空気のうち多量を燃焼器側にまわすこと
ができ、出力や効率を向上させる運転ができる。

【０２２４】液滴の粒径を同一とするときのノズル噴霧
特性を図１１（ａ）に示す。粒径を一定とするには噴霧
水量の減少に伴い、気水比を大きくする必要があるの
で、例えば、演算装置内に粒径を一定とする噴霧水量と
噴霧空気量の関係または気水比を入力しておき、噴霧水
量を給水流量計で計測し、必要噴霧空気量を演算し、噴
霧空気量を制御する。これにより、噴霧液滴の噴霧水量
による粒径の変動を抑制することができる。よって、水
滴の翼への衝突による翼のエロージョンを防ぎ機器の健
全性を図りつつ、可変の出力増加運転ができる。

【０２２５】または、水噴霧量に応じて、水供給量を増
減させても、空気供給量を一定とするよう給水ヘッダ出
口流量調節弁２６を変動させても噴霧空気ヘッダ流量調
節弁３３を一定にするよう制御する。

【０２２６】これにより、簡便な制御で、機器の健全性
を図りつつ、可変の出力増加運転ができる。

【０２２７】例えば、噴霧空気量を一定とした場合の噴
霧ノズル特性を図１１（ｂ）に示すように、噴霧ノズル
水量が１００％のときの気水比に基づいて空気流量を定
めておき、水噴霧量の変動に関わらず一定の空気を水噴
霧ノズルに供給する。これにより、噴霧水の液滴は常に
定格の粒径以下となり、比較的簡便な制御でエロージョ
ンを防止しつつ、可変出力増加運転ができる。

【０２２８】本発明の第７の実施例を図１，図９を用い
て説明する。

【０２２９】本実施例は、水噴霧開始時に、先に微粒化
空気を供給開始し、次に微粒化水を供給開始するよう制
御する。また、水噴霧停止時に、先に微粒化水を供給停
止し、次に微粒化空気を供給停止するよう制御する。ま
た、水噴霧運転時に、ガスタービントリップ信号に基づ
いて、噴霧ノズルに供給する供給水及び供給空気の制御
装置を絞るよう制御する。

【０２３０】本実施例は、基本的には第１の実施例と同
様の構造を有することができる。

【０２３１】具体的には、以下のように制御を行う。

【０２３２】水投入指令値に基づき水噴霧を開始する場
合は、まず噴霧空気系統の抽気空気遮断弁２７を開す
る。この時、空気はサイクロンセパレータ２９からの排
出量分だけが流れる。続いて、空気流量調節弁８４を初
期設定流量流し噴霧ノズル１７へ通気する。通気完了
後、給水系統を起動する。給水ポンプ２０を起動し、給
水遮断弁２１を開し、給水流量調節弁８０にて初期設定
流量を流す。本手順により、噴霧水は水滴微粒化用噴霧
空気により微粒化され、噴霧ノズル１７から噴霧され
る。その後、水投入指令値まで、噴霧水量を徐々に増加
させる。

【０２３３】なお、図９のように、複数の副給水ヘッダ
と副噴霧空気ヘッダを使用する場合は、噴霧水量の増加
に伴い、図１０の５０％水量で切替操作を行い、空気流
量調節弁８４を開し設定流量を通気した後、給水流量調
節弁８１を開操作する。このように、噴霧空気を先に設
定流量通気することにより、水量増加過程においても水
滴の微粒化特性を保つことができる。

【０２３４】水噴霧を停止する場合の手順を図９を用い
て説明する。まず、給水遮断弁２１を閉し、給水流量調
節弁８０，８１を全閉する。ここで、数分間給水流量調
節弁下流の水が噴霧空気により噴霧される場合があるた
め、給水停止後のある一定時間を置いて、抽気空気遮断
弁２７を閉じ、空気流量調節弁８４，８５を全閉する。
このように、水噴霧停止操作手順において、給水停止後
に噴霧空気を停止することにより、停止時においても水
滴の微粒化特性を保つことができる。

【０２３５】これにより、機器の健全性を得つつ、水噴
霧開始或いは水噴霧停止運転ができる。

【０２３６】また、水噴霧運転中のガスタービントリッ
プ時には、トリップ信号により、給水遮断弁２１，抽気
空気遮断弁２７を全閉する。この場合、噴霧空気喪失
し、給水配管の水が重力差により粗い粒径の水が噴霧ま
たは液垂れを起こすが、短時間であり、圧縮機の翼のエ
ロージョンの問題はない。

【０２３７】さらに、具体的には、ガスタービントリッ
プ信号に基づいて、まず水噴霧を停止する指命を出す。
その後入口案内翼開度を減少させる指令を出す。

【０２３８】これにより、更に、ガスタービントリップ
時にプラント健全性を確保することができる。

【０２３９】本発明の第８の実施例を図１，図１２を用
いて説明する。

【０２４０】本実施例は、圧縮機１入口空気の周方向の
温度分布を検知し、所定の温度偏差が所定値を超えない
よう制御する。

【０２４１】本実施例は、基本的には実施例１と同様の
構造を有することができる。

【０２４２】本実施例では、更に、吸気ダクト１３に図
１２のＡ−Ａ断面図のように複数の空気温度検出器３６
を配置する。

【０２４３】噴霧ノズル１７から噴霧された水滴４０
は、吸気ダクト１３内を一部気化して周囲の空気温度を
低下させながら圧縮機１へと導入される。このとき、噴
霧ノズル１７の目詰まり等で、ある一連の噴霧水配管１
５から供給される水量が不十分である場合、空気温度検
出器３６を複数点配置した場合に、温度に偏差が生じ
る。圧縮機は一般に吸気部における流れの不均一がある
不安定な作動の原因となるため、温度の均一性も確保し
ておく必要がある。圧縮機の吸気部で周方向に温度が不
均一であることは、圧縮機の修正回転数が周方向に異な
ることであり、これは圧縮機内の段落特性のミスマッチ
ングが生じさせてしまう。

【０２４４】また、圧縮機入口の温度偏差が前記水量偏
差に基づくものである場合、吸気ダクト１３内で気化し
きれずに圧縮機１へ導入される水滴量にも吸気部で周方
向偏差を生じてしまう。圧縮機１内に導入された水滴
は、圧縮機１内で気化しながら周囲の主流空気温度を低
下させるので、周方向に水滴分布の偏差が大きいと、圧
縮機内においてある部分は温度低下が大きく、逆にある
部分は温度低下が小さくなり、圧縮機内の周方向温度偏
差をさらに悪化させてしまう。従って、噴霧水量制限線
以内で運転しているつもりが、圧縮機内では部分的に制
限値以上の水量が、偏って流入してしまうことが考えら
れる。

【０２４５】さらに、水量の制御を圧縮機１の入口温度
と湿度を利用することを考慮すると、前記の温度偏差は
水量制御に影響を与え、水量制限値以上に水を投入して
しまう場合や、逆に目標とするガスタービン出力を得る
ために必要な水量まで水を投入できない場合が生じてし
まう。

【０２４６】温度偏差の許容値として予め任意の一定値
を決めておき、図１２に示す空気温度検出器３６で検出
された複数点の温度信号は制御装置３５へ伝達され、温
度の偏差が予め決められた許容値を超える場合に、各噴
霧水配管１５から噴霧ノズル１７への供給水量が一定と
なり偏差が許容値以下になるよう、給水ヘッダ出口流量
調節弁２６の開度を制御する。例えば、噴霧ノズル１７
が配管に蓄積した錆などの異物により閉塞された場合、
各噴霧水配管１５の給水圧力は同じなため、閉塞したノ
ズルが多い噴霧水配管に流れる水量が、他の噴霧水配管
よりも減ってしまうため、温度偏差を生じてしまう。従
って、噴霧水配管の流量のバランスをとるために、閉塞
のない噴霧水配管について給水ヘッダ出口流量調節弁２
６の開度を小さくする。各噴霧水配管１５の流量バラン
スがとれて圧縮機入口の温度偏差が無くなるが、給水ヘ
ッダ出口流量調節弁２６の開度を小さくしたことにより
水量が減少するため、制御装置３５は水流量計２３の指
示が目標水量となるよう、給水流量調節弁２２に開操作
信号を送り、給水ヘッダの圧力を上昇させる。また、給
水圧力が上昇すると、水滴の微粒化用噴霧空気の量が減
少するため、空気流量調節弁３１にも開操作信号を送
り、供給圧力を上昇させて空気流量を目標値に制御す
る。

【０２４７】これにより、部分的に、アイシング或いは
ストールが生じることを抑制し、機器の健全性を得つつ
高出力運転ができる。

【０２４８】また、前記Ａ−Ａ断面で示した構造の代わ
りに、Ｂ−Ｂ断面で示すように、圧縮機入口案内翼上流
における、空気温度検出器３７を配置するようにしても
よい。

【０２４９】断面Ｂ−Ｂは、圧縮機入口案内翼７上流部
の断面を示す。

【０２５０】前記Ａ−Ａの構造と同様の効果を奏するこ
とができる。圧縮機入口案内翼７の入口に空気温度検出
器３７を周方向に所定の間隔を介して配置する、好まし
くは均等に配置することにより、より正確な温度偏差を
検出でき、機器の異常を的確に検知し、機器の保全を図
ることができる。

【０２５１】予め設定する温度偏差の許容値はガスター
ビンの機種によって異なる値を設定するべきであるが、
本発明では１５℃以下に設定することができる。

【０２５２】本発明の運転例を図１および図１３を用い
て説明する。

【０２５３】本実施例は、圧縮機１入口空気の周方向の
温度分布を検知し、所定の温度偏差を所定値を超えない
よう制御する。

【０２５４】本実施例は、基本的には第１の実施例１同
様の構造を有することができる。

【０２５５】本実施例では、更に、吸気ダクト１３に図
１２のように複数の温度検出器３６を配置する。

【０２５６】図１３は圧縮機１入口におけるアイシング
制限を示したものである。

【０２５７】例えば、大気条件が１０℃、相対湿度が３
０％の場合、図１３中Ａ点に位置する。噴霧された水の
一部が、水噴霧装置下流と圧縮機上流間で気化すること
により、理論的には圧縮機１の入口では温度は３.５℃
まで下がり、相対湿度１００％のＣ点になる。しかし、
圧縮機入口案内翼７付近では空気の流速が約２００ｍ／
ｓまで加速され、空気の静温が低下し、ケーシング壁面
および圧縮機入口案内翼７の翼表面の回復温度も２〜３
℃低下する。従って、圧縮機内に導入される水滴がケー
シング壁面および圧縮機入口案内翼７に氷結する可能性
がある。

【０２５８】氷結現象が発生すると、圧縮機１の吸込み
空気量が低下することによりガスタービン出力が低下す
る。また、成長した氷が周期的に飛散することにより圧
縮機翼を損傷する可能性がある。また、圧縮機の入口で
周方向に部分的に氷結した場合には、圧縮機の吸込み空
気量が周方向に不均一となるため、ガスタービン回転部
分の不釣り合い振動や圧縮機の不安定な作動をもたらす
可能性がある。

【０２５９】実際の運用にあたり、予め温度の下限値を
設定する必要があるが、これは運転状態の圧縮機入口案
内翼７の角度や、前記実施例６で記載したような圧縮機
１の入口における周方向の温度偏差、及び空気温度検出
器３６の個々のばらつきや測定精度を考慮して裕度をと
る必要があり、本実施例では１５℃とする。図１３で
は、例として下限値を５℃に設定し、５℃以下の領域３
を水噴霧禁止領域としている。従って、図１３の例の場
合、圧縮機１の入口で５℃、相対湿度７５％のＢ点まで
水噴霧可能である。

【０２６０】図１３において、大気条件が領域１に位置
する場合は、圧縮機１の入口温度が５℃以下になること
は理論的に有り得ないので、アイシングに関する水噴霧
量制限は無い。また、大気条件が領域２に位置する場合
は、圧縮機１の入口温度が５℃以下になり領域３に入る
ことが有り得るので、圧縮機１の入口温度が５℃以下に
ならないよう水量制御する。このとき圧縮機入口の部分
的な氷結も許容してはならないので、空気温度検出器３
６の温度信号の全ての検出値が５℃以下にならないよう
に、前記第１の実施例等に記載したものと同様な水量制
御を実施する。運転中に大気条件が図１３の領域３に入
った場合、すなわち大気条件の乾球温度が５℃以下にな
った場合、氷結現象は２〜３分で発生するため給水を速
く停止する必要があり、制御装置３５は給水遮断弁２１
に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ２０を非常停
止する。

【０２６１】前記図６の大気条件が領域２すなわち大気
の湿球温度が５℃以下である場合、実際の運用にあたっ
ては水噴霧量が少なく制御するため、ガスタービンの出
力増加量もごく限られてしまい、あまり利点がない。そ
こで、氷結ぎりぎりまで水量制御せずに、湿球温度が５
℃以下になった場合、制御装置３５は給水遮断弁２１に
閉操作信号を送る。または、給水ポンプ２０を非常停止
する。この場合氷結の可能性は全く無く、より安定な運
転が可能となる。

【０２６２】図１では吸気室１１に大気温度検出器３８
と大気湿度検出器７５を設置してある。大気温度検出器
３８と大気湿度検出器７５は水噴霧装置の上流で、雨天
時の雨滴の影響さえ受けなければ、基本的にどこに配置
してもよい。この大気温度検出器３８と大気湿度検出器
７５の検出結果によって、図１３中のどの領域に位置す
るかわかる。また、図１３は圧縮機入口温度検出器３６
と圧縮機入口湿度検出器６１の検出結果を使用してもよ
い。また、検出された湿度の信号が相対湿度である場合
には、制御装置３５内で絶対湿度に換算すれば良い。

【０２６３】本発明の第９の実施例を図１，図１４，図
１５，図１６を用いて説明する。

【０２６４】図１４は水量制御に関してガスタービン本
体まわりの運転状況検出器の一例を示したガスタービン
の概要図である。

【０２６５】本実施例は基本的には第１の実施例の構成
を有することができる。同構成に加えて、図に例示する
ように、圧縮機吸気部１４の上部に圧縮機入口全圧管３
９，圧縮機入口案内翼７の入口部ケーシングに壁圧検出
器４３，圧縮機中間段に圧縮機壁圧変動検出用圧力セン
サ４４，圧縮機１の吐出部に圧縮機吐出部温度検出器４
５，圧縮機吐出圧力検出器４６，ガスタービン排気ディ
フューザ８にガスタービン排気ガス温度検出器４７，圧
縮機前側軸受６に軸受振動検出器４２，タービン排気側
軸受９に軸受振動検出器５２，スラスト軸受５にメタル
温度検出器４１，圧縮機吸気部にドレン検出用レベルス
イッチ４８を設置することができる。尚、上記検出器等
をすべて備えなければならないわけではない。

【０２６６】図１５は氷結現象発生時のガスタービン全
体の運転状態の変化を示す。

【０２６７】図１５中Ａ点から水噴霧を開始し、噴霧水
量増加に従い、圧縮機入口温度が低下する。しかし、大
気温度が低すぎる条件ではＢ点から氷結現象が始まりガ
スタービンの全体性能に影響を与える。圧縮機入口にお
いて氷結現象が発生すると、入口案内翼７の表面及びケ
ーシング表面に氷が成長し、圧縮機前面の環帯面積を減
少させるため、圧縮機入口空気量が減少する。圧縮機入
口空気量が低下すると、ガスタービン出力が低下する。
また、圧縮機入口での空気の流速が低下するため、圧縮
機入口案内翼７の入口部ケーシング壁圧は上昇する。圧
縮機入口空気量の低下はタービン入口空気量の低下をも
たらすため、一定の燃焼温度で運転している限り、圧縮
機の吐出圧力も低下する。燃焼温度が一定で、圧縮機の
吐出圧力が低下すると、ガスタービン排気ガス温度は上
昇する。氷結現象が引き金となって、圧縮機内の段落間
ミスマッチングが生じた場合には圧縮機の断熱効率が著
しく低下し、圧縮機の吐出温度が上昇する。

【０２６８】図１６は失速現象発生時のガスタービン全
体の運転状態の変化を示す。

【０２６９】図１６中Ａ点から水噴霧を開始し、噴霧水
量増加に従い、圧縮機入口温度が低下し、出力が増加し
始める。しかし、圧縮機入口の温度分布の不均一、圧縮
機に導入された水滴分布の周方向の不均一，水噴霧量過
剰により圧縮機内の段落間ミスマッチングが生じた場合
等に、圧縮機内で翼の失速現象が発生する可能性があ
る。翼の失速現象が発生すると、失速という不安定な流
れにより圧縮機壁圧変動値が上昇する。翼の失速領域は
空気の流れを阻害するので、圧縮機入口空気量が減少す
る。圧縮機入口空気量が減少すると、ガスタービン出力
が低下する。また、圧縮機入口での空気の流速が低下す
るため、圧縮機入口案内翼７の入口部ケーシング壁圧は
上昇する。圧縮機入口空気量の低下はタービン入口空気
量の低下をもたらすため、一定の燃焼温度で運転してい
る限り、圧縮機の吐出圧力も低下する。燃焼温度が一定
で、圧縮機の吐出圧力が低下すると、ガスタービン排気
ガス温度は上昇する。失速現象により圧縮機の断熱効率
が著しく低下し、圧縮機の吐出温度が上昇する。圧縮機
壁圧変動レベルの上昇により、ガスタービン回転部の振
動も大きくなるため軸受け振動値が上昇する。

【０２７０】前述したように噴霧水量制限線によってガ
スタービン本体は基本的には保護されているが、圧縮機
の経年劣化によるサージマージンの低下などの影響を考
慮すると、長期にわたって同じ制限線を使用しているだ
けでは、ガスタービン本体の保護にならないことが考え
られる。従って、ガスタービン本体のまわりの運転状況
を検出し、各検出した項目に対して予め変動許容値を設
定しておき、監視することが好ましい。

【０２７１】（１）圧縮機内の失速現象および圧縮機入
口案内翼７における氷結現象を、圧縮機入口空気量の低
下をもたらすので前記圧縮機入口空気量を監視すること
で検出する。実際の運用にあたっては、水噴霧運転中に
ある一定時間内に予め決められた許容値以上に前記圧縮
機入口空気量が低下した場合に、制御装置３５が給水流
量調節弁２２開度を減少させる信号を送り、水噴霧量を
減少させる。

【０２７２】また、変動許容値を超えた場合は水を遮断
してガスタービン本体を保護しても良い。この場合、制
御装置３５は給水遮断弁２１に閉操作信号を送る。また
は、給水ポンプ２０を非常停止しても良い。

【０２７３】ここで、圧縮機入口空気量は、例えば、圧
縮機吸気部１４の上部に設置した圧縮機入口全圧管３
９，圧縮機入口案内翼７の入口部ケーシング壁圧検出器
４３，空気温度検出器３６の温度信号を用いて演算する
ことができる。

【０２７４】これにより、アイシング或いはストール現
象を的確に把握することができるので、的確にガスター
ビンの健全性を確保することができる。

【０２７５】（２）圧縮機内の失速現象および圧縮機入
口案内翼における氷結現象を、圧縮機入口案内翼７の入
口部ケーシング壁圧の監視して検知して、ガスタービン
の安全な運用を図る。圧縮機入口流量が低下すると、前
記圧縮機案内翼入口ケーシング壁圧は上昇する。これ
は、例えばガスタービン停止時には圧縮機入口流量が０
であり、このときのケーシング壁圧は大気圧状態で、こ
れが最大値となる。ガスタービンの回転数が上昇し、入
口空気量の増加に伴い、空気の流速も上昇するので静圧
すなわちケーシング壁圧は低下する。

【０２７６】前記圧縮機案内翼入口ケーシング壁圧は、
圧縮機入口空気量の演算に使用されており、さらに実際
のガスタービン運用範囲では両者が１次関数の関係で近
似しても充分な精度がある。従って、圧縮機１の運転状
態が不安定になった場合に圧縮機入口空気量の演算結果
を実施なくても、圧縮機案内翼入口ケーシング壁圧だけ
で迅速に給水を遮断できる利点がある。

【０２７７】実際の運用にあたっては、圧縮機入口案内
翼７の入口部にケーシング壁圧検出器４３を設置し、あ
る一定時間内に予め決められた制限値以上に前記圧縮機
入口ケーシング壁圧が上昇した場合に、制御装置３５が
給水流量調節弁２２開度を減少させる信号を送り、水噴
霧量を減少させる。また、変動許容値を超えた場合は水
を遮断してガスタービン本体を保護しても良い。この場
合、制御装置３５は給水遮断弁２１に閉操作信号を送
る。または、給水ポンプ２０を非常停止しても良い。

【０２７８】これにより、検知器を比較的容易に設置で
き、アイシング或いはストール現象を容易に把握するこ
とができ、ガスタービンの健全性を確保することができ
る。 （３）圧縮機内の失速現象および圧縮機入口案内翼にお
ける氷結現象を圧縮機吐出圧力の監視して検知しガスタ
ービンの安全な運用を図る。圧縮機入口流量が低下する
と、燃焼温度一定の運転をする限り、前記圧縮機吐出圧
力は低下する。圧縮機入口空気量と圧縮機吐出圧力の関
係は、燃焼温度一定の運転の場合、１次関数の関係で近
似しても充分な精度がある。従って、圧縮機１の運転状
態が不安定になった場合に圧縮機入口空気量の演算結果
を実施なくても、圧縮機吐出圧力で迅速に給水を遮断で
きる利点がある。

【０２７９】実際の運用にあたっては、圧縮機１の吐出
部に圧縮機吐出圧力検出器４６を設置し、ある一定時間
内に予め決められた制限値以上に前記圧縮機吐出圧力が
低下した場合に、制御装置３５が給水流量調節弁２２開
度を減少させる信号を送り、水噴霧量を減少させる。ま
た、変動許容値を超えた場合は水を遮断してガスタービ
ン本体を保護しても良い。この場合、制御装置３５は給
水遮断弁２１に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ
２０を非常停止しても良い。

【０２８０】圧力レベルが高く、アイシング或いはスト
ール発生に対して迅速に変化を把握することができるの
で、迅速にガスタービンの健全性を確保することができ
る。 （４）圧縮機内の失速現象および圧縮機入口案内翼にお
ける氷結現象を圧縮機吐出温度を監視して検出し、ガス
タービンの安全な運用を図る。水噴霧量の増加に伴い、
失速現象または氷結現象が発生した場合、圧縮機の断熱
効率が低下するので、水量の増加にもかかわらず、圧縮
機吐出温度は低下せず一定または上昇する。本来、水噴
霧によって圧縮機の入口温度が低下し、さらに圧縮機内
に導入された水滴が圧縮機内で気化することにより、主
流空気の温度を低下させるため、圧縮機吐出温度は水噴
霧量にほぼ一次の関係で低下するはずである。従って、
圧縮機吐出温度が低下しないのは圧縮機内の不安定な動
作により圧縮機効率が低下していることを示す。

【０２８１】実際の運用にあたっては、圧縮機１の吐出
部に圧縮機吐出温度検出器４５を設置し、ある一定時間
内に予め決められた制限値以上に前記圧縮機吐出圧力が
低下した場合に、制御装置３５が給水流量調節弁２２開
度を減少させる信号を送り、水噴霧量を減少させる。ま
た、変動許容値を超えた場合は水を遮断してガスタービ
ン本体を保護しても良い。この場合、制御装置３５は給
水遮断弁２１に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ
２０を非常停止しても良い。

【０２８２】（５）圧縮機内の失速現象および圧縮機入
口案内翼における氷結現象、さらには圧縮機内の段落間
のミスマッチングを圧縮機断熱効率を監視してガスター
ビンの安全な運用を図る。水噴霧量の増加に伴い、圧縮
機吐出温度が低下するため、見かけ上、圧縮機断熱効率
は上昇する。しかし、水噴霧量の増加に伴い、失速現象
または氷結現象が発生した場合、圧縮機の断熱効率が低
下する。また、前記圧縮機入口流量，吐出圧力，吐出温
度のみの検出では顕著に現れない圧縮機内の微妙な段落
間のミスマッチングは、圧縮機断熱効率によって検出す
ることが可能である。圧縮機吐出温度は演算の必要が無
いので単純ではあるが、圧縮機の性能低下を検知する場
合に圧縮機吐出圧力の低下の影響を受けてしまうため、
結局圧縮機断熱効率を計算しないと圧縮機の性能低下を
検知できない場合である。

【０２８３】実際の運用にあたっては、圧縮機吸気部１
４の上部に設置した圧縮機入口全圧管３９，空気温度検
出器３６、及び圧縮機１の吐出部に圧縮機吐出温度検出
器４５，圧縮機吐出圧力検出器４６を設置し、ある一定
時間内に予め決められた制限値以上に前記圧縮機断熱効
率が低下した場合に、制御装置３５が給水流量調節弁２
２開度を減少させる信号を送り、水噴霧量を減少させ
る。また、変動許容値を超えた場合は水を遮断してガス
タービン本体を保護しても良い。この場合、制御装置３
５は給水遮断弁２１に閉操作信号を送る。または、給水
ポンプ２０を非常停止しても良い。

【０２８４】これにより、大気温度が変化しても容易
に、アイシング或いはストール現象を把握することがで
きるので、係る点で容易にガスタービンの健全性を確保
することができる。

【０２８５】（６）圧縮機内の失速現象および圧縮機入
口案内翼における氷結現象をガスタービン排気ガス温度
を監視して検出し、ガスタービンの安全な運用を図る。
圧縮機入口流量が低下すると、燃焼温度一定の運転をす
る限り、前記圧縮機吐出圧力は低下し、ガスタービン排
気ガス温度は上昇する。従って、圧縮機１の運転状態が
不安定になった場合にガスタービン排気ガス温度で迅速
に給水を遮断できる利点がある。

【０２８６】実際の運用にあたっては、ガスタービン排
気ディフューザ８にガスタービン排気ガス温度検出器４
７を設置し、ある一定時間内に予め決められた制限値以
上に前記排気ガス温度が上昇した場合に、制御装置３５
が給水流量調節弁２２開度を減少させる信号を送り、水
噴霧量を減少させる。また、変動許容値を超えた場合は
水を遮断してガスタービン本体を保護しても良い。この
場合、制御装置３５は給水遮断弁２１に閉操作信号を送
る。または、給水ポンプ２０を非常停止してもよい。

【０２８７】ガスタービン排気ガス温度の偏差の監視
は、圧縮機内に導入された水滴の周方向不均一、燃焼器
の不安定な作動を検知し、ガスタービンの安全な運用を
達成するために実施する。圧縮機入口温度分布の不均
一、及び圧縮機に導入された水滴分布が周方向に不均一
である場合、燃焼器に供給される空気量と蒸気量に偏差
が生じるため、燃焼器の安定な作動を妨げ、タービン入
口温度の偏差すなわち排気ガス温度の偏差増大として現
れる。

【０２８８】実際の運用にあたっては、ガスタービン排
気ディフューザ８にガスタービン排気ガス温度検出器４
７を設置し、予め決められた制限値以上に前記排気ガス
温度の偏差が上昇した場合に、制御装置３５が給水流量
調節弁２２開度を減少させる信号を送り、水噴霧量を減
少させる。また、変動許容値を超えた場合は水を遮断し
てガスタービン本体を保護しても良い。この場合、制御
装置３５は給水遮断弁２１に閉操作信号を送る。また
は、給水ポンプ２０を非常停止しても良い。

【０２８９】これにより、アイシング或いはストール現
象の発生に対して、迅速に把握することができるので、
迅速ガスタービンの健全性を確保することができる。

【０２９０】（７）圧縮機内の失速現象、または圧縮機
入口案内翼における氷結現象による圧縮機入口空気量の
周方向不均一、及び圧縮機内に導入された水滴の周方向
不均一を軸受け振動を監視して検出し、ガスタービンの
安全な運用を図る。失速現象が発生すると、それが旋回
失速のような圧縮機翼に対する強制振動でも、速失フラ
ッタのように圧縮機翼の自励振動でも、回転体の振動レ
ベルを上昇させる。従って、圧縮機１の運転状態が不安
定になった場合に軸受け振動で迅速に給水を遮断できる
利点がある。

【０２９１】実際の運用にあたっては、圧縮機前側軸受
６に軸受振動検出器４２，タービン排気側軸受９に軸受
振動検出器５２を設置し、予め決められた制限値以上に
前記軸受け振動値が上昇した場合に、制御装置３５が給
水流量調節弁２２開度を減少させる信号を送り、水噴霧
量を減少させる。また、変動許容値を超えた場合は水を
遮断してガスタービン本体を保護しても良い。この場
合、制御装置３５は給水遮断弁２１に閉操作信号を送
る。または、給水ポンプ２０を非常停止しても良い。

【０２９２】これにより、部分的なアイシング或いはス
トール現象の発生を直接把握できる。係る事象に対する
ガスタービンの健全性を確保することができる。

【０２９３】（８）水噴霧による圧縮機及びタービンの
軸方向スラスト力の変化をスラスト軸受けメタル温度の
監視して検出して、ガスタービンの安全な運用を図る。
水噴霧により、圧縮機内の段落間の仕事配分は本来の設
計状態からずれるため、圧縮機内の圧力分布も設計状態
からずれる。そのため、圧縮機とタービンの軸方向スラ
スト力のバランスが崩れ、スラスト軸受けに働く面圧が
増加し、軸受けメタル温度が上昇する可能性がある。

【０２９４】実際の運用にあたっては、スラスト軸受５
にメタル温度検出器４１を設置し、予め決められた制限
値以上に前記スラスト軸受けメタル温度が上昇した場合
に、制御装置３５が給水流量調節弁２２開度を減少させ
る信号を送り、水噴霧量を減少させる。また、変動許容
値を超えた場合は水を遮断してガスタービン本体を保護
しても良い。この場合、制御装置３５は給水遮断弁２１
に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ２０を非常停
止しても良い。圧縮機１とタービン３とのアンバランス
を的確に把握することができるので、的確にガスタービ
ンの健全性を確保することができる。

【０２９５】（９）圧縮機内の失速現象を圧縮機壁圧変
動を監視して検出し、ガスタービンの安全な運用を図
る。前記圧縮機入口空気量，圧縮機案内翼入口ケーシン
グ壁圧，圧縮機吐出圧力，吐出温度，圧縮機断熱効率，
ガスタービン排気ガス温度では、大気条件が図６で示し
た前記第２の実施例の領域２，３に相当する場合に、失
速現象か氷結現象かを区別することは困難である。ま
た、失速領域の数が多く、しかも失速領域が周方向に均
等に配置している場合には、軸受け振動には顕著に現れ
ない可能性もある。失速現象が発生すると、それが旋回
失速のような圧縮機翼に対する強制振動の場合、周方向
に失速領域が移動するため、失速に伴う圧力変動を直接
検知することができる。

【０２９６】実際の運用にあたっては、圧縮機中間段に
圧縮機壁圧変動検出用圧力センサ４４を設置し、予め決
められた制限値以上に前記圧縮機壁圧変動値が上昇した
場合に、制御装置３５が給水流量調節弁２２開度を減少
させる信号を送り、水噴霧量を減少させる。また、変動
許容値を超えた場合は水を遮断してガスタービン本体を
保護しても良い。この場合、制御装置３５は給水遮断弁
２１に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ２０を非
常停止しても良い。

【０２９７】失速現象を直接把握することができるの
で、的確にガスタービンの健全性を確保することができ
る。

【０２９８】（１０）圧縮機入口案内翼における氷結現
象による圧縮機入口空気量の周方向不均一、及び圧縮機
内に導入された水滴の周方向不均一を圧縮機吐出温度を
周方向に複数点監視して検出し、ガスタービンの安全な
運用を図る。圧縮機入口温度だけでは、圧縮機内に導入
された水滴の周方向分布までは検出できない。また、圧
縮機内の周方向不均一を検出する手段としては、ガスタ
ービン排気ガス温度、及び軸受け振動より直接的であ
る。

【０２９９】実際の運用にあたっては、圧縮機１の吐出
部に圧縮機吐出部温度検出器４５を流路の周方向に間隔
を置いて、好ましくは均等に、複数点設置し、予め決め
られた制限値以上に前記圧縮機吐出温度の偏差が上昇し
た場合に、制御装置３５が給水流量調節弁２２開度を減
少させる信号を送り、水噴霧量を減少させる。また、変
動許容値を超えた場合は水を遮断してガスタービン本体
を保護しても良い。この場合、制御装置３５は給水遮断
弁２１に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ２０を
非常停止しても良い。

【０３００】これにより、部分的に生じるアイシングや
ストールを適切に検知することができる。

【０３０１】（１１）圧縮機内のミスマッチングを圧縮
機最終段の軸流速度に基づいて検知し、ガスタービンの
安全な運用を図る。図１７（ａ）は圧縮機の上流の水噴
霧が有りと無しの場合について、圧縮機動翼における速
度三角形を示している。図１７（ｂ）は、圧縮機内に導
入された水滴量に対する、圧縮機動翼の入射角の関係を
示している。

【０３０２】圧縮機内に導入された水滴は、圧縮機内で
気化し、周囲の主流空気から熱を奪い、主流空気の温度
を低下させ、空気の体積流量が減少する。体積流量が減
少することは、主流空気の軸流速度が低くなることであ
り、圧縮機の最終段でその影響が最も大きく現れる。軸
流速度が低下すると、図１７（ａ）に示すように圧縮機
動翼入口の翼に対する入射角が大きくなり、正の失速を
生じ易くなる。失速が生じると、圧縮機効率の著しい低
下をもたらし、失速フラッタによる翼の破損の恐れもあ
り、実際の運転にあたり必ず回避しなければならない。

【０３０３】そこで、圧縮機動翼の入射角度変化を許容
範囲となるよう制限値を定める。一例として図１７
（ｂ）に示すように、圧縮機動翼の入射角変化の許容範
囲を、通常運転の大気温度変化の範囲で生じる入射角の
変化に留めるように制限値を設定する。通常の圧縮機の
運用では、後段側の圧縮機動翼の入射角が最大となるの
は、大気温度が最低となる場合であり、図１７（ｂ）に
示す実施例では大気温度０℃における入射角を、水噴霧
時の制限値としている。圧縮機内の軸流速度は、どこの
段落で演算しても良いが、最終段が最もミスマッチング
を生じやすいので、本実施例では最終段を選択する。

【０３０４】図１８は、圧縮機最終段のミスマッチング
を、圧縮機最終段の軸流速度を検知し、同値に基づき噴
霧ノズル１７の噴霧水量を制御する制御装置を示す。言
い換えれば、圧縮機出口流量および、気体出口気体密度
を検知し、同値に基づいて噴霧水量を制御する。

【０３０５】前記図１７に示した入射角は、回転数が定
格回転数で一定である以上、ほぼ軸流速度のみで決まる
と考えてよい。従って、圧縮機最終段の軸流速度が、予
め決められた制限値、例えば通常運転における大気温度
０℃の軸流速度以下とならないよう、水量を制御する。
圧縮機最終段の軸流速度の代わりに、入射角または流量
係数を演算して水量制御しても良いが、いずれの方法で
も軸流速度の算出が必要となる。

【０３０６】圧縮機最終段の軸流速度は、圧縮機出口流
量Ｇcd，圧縮出口気体密度ρ，圧縮機出口環帯面積によ
り演算される。このうち、圧縮機出口環帯面積は各機種
の寸法から決まる一定値であり、圧縮機出口流量Ｇcd，
圧縮出口気体密度ρを演算出来れば良い。

【０３０７】圧縮出口気体密度ρは、圧縮機出口の圧
力，温度，気体定数がわかれば演算できる。圧力は圧縮
機吐出圧力Ｐcd，温度は圧縮機吐出温度Ｔcdの検出値を
使用すれば良い。気体定数Ｒwet は、圧縮機内で水滴が
気化することにより、圧縮機出口の気体の成分が若干異
なるため、乾燥空気の気体定数Ｒdry を圧縮機吐出空気
の絶対湿度Ｘｓ３により補正して求めることができる。
また、噴霧水流量の圧縮機入口空気量に対する割合が小
さい状場合は、気体定数に与える影響が小さいため、演
算を単純にするため乾燥空気の気体定数Ｒdry を湿度補
正せずにそのまま使用しても良い。

【０３０８】圧縮機出口流量Ｇcdは、湿り状態の圧縮機
入口空気量Ｇwet に圧縮機内で気化した水滴量Ｇｗ１を
加算することで演算される。これは圧縮機に導入された
水滴が圧縮機吐出部までには全て気化しているので、圧
縮機最終段の軸流速度を計算するには、この気化した水
分による作動気体流量増加を考慮する必要があるからで
ある。また、圧縮機の中間段からタービン翼の冷却用，
軸受けシール用などに抽気を実施する場合は、抽気流量
を差し引く。

【０３０９】圧縮機内で気化した水滴量Ｇｗ１とは、第
４の実施例で記載した圧縮機内水滴導入量のことであ
り、第４の実施例に示したものと同様の方法で演算され
る。また、第３の実施例に記載した有効な水噴霧量で代
用しても良いし、最も簡単もするには水流量計２３の指
示値をそのまま使用しても良い。

【０３１０】湿り状態の圧縮機入口空気量Ｇwet は、通
常の計測器で演算される圧縮機入口空気流量が乾燥状態
であるので、圧縮機の上流吸気ダクト内で水滴が気化し
たことによって、気体の成分が若干異なる分を補正する
ことで演算される。この補正のため、圧縮機水噴霧装置
下流と圧縮機上流間で絶対湿度Ｘｓ２を検出し、湿り空
気の比重で湿り状態の圧縮機入口流量Ｇwet を演算す
る。演算を簡単にするため、乾燥状態の圧縮機入口流量
Ｇdry をそのまま補正せずに使用してもよい。

【０３１１】制御装置３５は、演算された圧縮機出口流
量Ｇcd，圧縮出口気体密度ρから、圧縮機最終段の軸流
速度を演算し、予め設定された制限値以上に軸流速度が
低下した場合には、制御装置３５が給水流量調節弁２２
開度を減少させる信号を送り、水噴霧量を減少させる。
また、変動許容値を超えた場合は水を遮断してガスター
ビン本体を保護しても良い。この場合、制御装置３５は
給水遮断弁２１に閉操作信号を送る。または、給水ポン
プ２０を非常停止しても良い。

【０３１２】圧縮機入口吸気部のドレン量の監視は、何
らかの理由で吸気ダクト内のドレンが排出できなくなっ
た場合に、圧縮機がドレンを吸込まないようにし、ガス
タービンの安定な作動と圧縮機翼の摩耗を回避するため
に実施する。

【０３１３】ガスタービンの圧縮機上流側吸気ダント１
３が図１４のような上方向配置の場合、ドレン非出系統
のドレン排出弁５３，５４が誤作動して閉じてしまった
場合等に、圧縮機吸気部のドレンレベルが上昇し、放置
すると圧縮機内にドレンが流入してしまう。ドレンが流
入すると圧縮機翼の摩耗，圧縮機の不安定な作動，燃焼
振動の増大，燃焼器の吸き消え、軸受け振動の増大等の
深刻な状況に陥り、ガスタービン本体の損傷につながる
事故を発生させる可能性がある。

【０３１４】ドレン検出装置の一例を図１４を用いて説
明する。圧縮機吸気部の最下部にドレン排出孔を開け、
ドレン排出配管５０はドレンを排出しやすいようにドレ
ン勾配をつける。排出されたドレンは排水溝に回収され
る。ドレン排出配管５０から垂直に立ち上げた、ドレン
レベル検出配管４９にはレベルスイッチ４８を設置し、
予め決められた制限値以上に前記ドレンレベルが上昇し
た場合に、制御装置３５が給水流量調節弁２２開度を減
少させる信号を送り、水噴霧量を減少させる。また、変
動許容値を超えた場合は水を遮断してガスタービン本体
を保護しても良い。この場合、制御装置３５は給水遮断
弁２１に閉操作信号を送る。または、給水ポンプ２０を
非常停止しても良い。

【０３１５】本発明の第１０の実施例を図１，図１９，
図２０を用いて説明する。

【０３１６】水噴霧ノズルからの水噴霧量が少ないとき
より、多いときの方が燃焼器２への燃料投入量を増加さ
せるよう制御する。このように水噴霧ノズルからの噴霧
量に応じて、燃焼器燃料流量を補正する。

【０３１７】図１９は、圧縮機に供給される空気の湿度
及び噴霧ノズル１７の水噴霧量を検知して、それに基づ
いて燃焼器２への燃料投入量を制御（或いは補正）する
一例を示す。図２０は圧縮機吐出湿度を検知して、それ
に基づいて燃焼器２への燃料投入量を制御（或いは補
正）する一例を示す。

【０３１８】圧縮機吐出の絶対湿度と燃焼器の蒸気また
は水噴射量による、ガスタービン排気ガス温度を補正す
る。排ガス温度制御線を高めに設定変更するか、或いは
排気ガス温度計測値を補正して、燃料投入量を増加させ
る。

【０３１９】ガスタービンは、定格負荷では燃焼温度一
定に維持して運転するのが一般的である。しかし、直接
燃焼温度を計測するのは燃焼温度が極めて高く困難であ
るため、燃焼温度の代わりにガスタービン排気ガス温度
を計測する。燃焼温度を一定にするため、圧縮機吐出圧
力または圧縮機圧力比と関係させて排気ガス温度制御線
を予め決めておき、制御線上に計測値が乗るように、燃
料流量を制御する。圧縮機上流で水噴霧を実施するガス
タービンでは、吸気ダクト１３内と圧縮機１内で気化し
た水により、圧縮機吐出空気の絶対湿度は通常より増加
し、増加した湿分によってタービン入口のガス成分が変
わり、タービン内の作動媒体となるガスの比熱比が変化
する。この場合、湿分の増加がタービン効率に与える影
響は小さいが、ガス成分の変化による比熱比の低下が支
配的であり、燃焼温度を一定に維持しようとすると排気
温度が上昇する。

【０３２０】従って、実際のガスタービンの制御におい
て、比熱比の違いとは無関係に同一の排気温度制御線を
使用すると、タービン入口で湿分が多い場合に設計値よ
り低い燃焼温度で運転することになり、出力向上効果を
最大限に発揮することができない。

【０３２１】そこで、水噴霧ノズルからの水噴霧量が少
ないときより、多いときの方が燃焼器２への燃料投入量
を増加させるよう制御する。

【０３２２】例えば、図２０に示すように圧縮機の吐出
空気の絶対湿度を測定し、その湿分により生じる燃焼温
度変化に相当する排気ガス温度補正量を演算する。実測
の排気ガス温度から、前記排気ガス温度補正量を差し引
くことにより、燃焼温度制御用の排気ガス温度補正値が
演算される。これにより、いかなる水噴霧量に対しても
一定の燃焼温度でガスタービンを運転することが可能と
なり、増出力効果を最大限に発揮することができる。

【０３２３】さらに、燃焼器によっては、ＮＯｘ低減用
に燃焼器に対し蒸気噴射または水噴射を実施する場合が
ある。この場合も、タービン入口における湿分量を増加
させ、タービン内の作動媒体となるガスの比熱比が変化
し、燃焼温度を一定に維持しようとすると排気温度が上
昇する。従って、燃焼器の蒸気噴射量または水噴射量と
圧縮機吐出空気の絶対湿度の合計から、タービン入口の
正味の絶対湿度を演算し、その湿分により生じる燃焼温
度変化に相当する排気ガス温度補正量を演算する。実測
の排気ガス温度から、前記排気ガス温度補正量を差し引
くことにより、燃焼温度制御用の排気ガス温度補正値が
演算される。これにより、いかなる水噴霧量、及び燃焼
器の蒸気・水噴射量に対しても一定の燃焼温度でガスタ
ービンを運転することが可能となり、増出力効果を最大
限に発揮することができる。

【０３２４】また、実測の排気ガス温度を補正する代わ
りに、排気ガス温度制御線を補正しても良い。

【０３２５】圧縮機吐出空気の絶対湿度の検出手段は第
３実施例に記載したものと同様にすることができる。ま
た、圧縮機吐出空気の絶対湿度を直接検出する手段の代
わりに、図１９に示すように、運転状態における大気の
絶対湿度と有効な水噴霧量から演算する方法でも良い。
この場合、有効な水噴霧量の演算は第３の実施例と同様
にすることができる。

【０３２６】本発明の第１１の実施例を図１および図２
１を用いて説明する。

【０３２７】本実施例は基本的には、実施例１と同様の
構成を有することができる。同構成に加えて、タービン
３の排ガス流路にＮＯｘを検知する検出装置を備える。

【０３２８】ＮＯｘ濃度を検知して、制限値を超えない
ように噴霧ノズル１７からの水噴霧量を制御する。制御
例を図７−ｄに示す。図７−ｄでは、ガスタービン出口
NOx濃度が目標ＮＯｘ濃度より高い場合に、水を噴霧す
ることにより、目標ＮＯｘ濃度まで低減させる。ただ
し、水噴霧量は、図７−ｃの最大水投入指令値以下の範
囲の水噴霧量とする。

【０３２９】水を噴霧することにより、燃焼器の燃焼用
空気である圧縮機吐出空気の湿分が増え、燃焼器水噴射
や燃焼器蒸気噴射による湿分増加によるＮＯｘを低減す
る効果と同じであるが、圧縮機へ水噴霧する方法は、吸
気ダクト内での空気温度を低下、また、圧縮機動力低減
によりガスタービン出力をより増加することができる。

【０３３０】また、ＮＯｘ対策を燃焼器への水噴霧や蒸
気噴霧で行うより、燃焼器内の水と空気とが均一に混合
された気体が燃焼器を流れるため、水と空気との混合状
態が良い。よって、簡易な装置により、燃焼振動を抑制
して、安定燃焼を図りつつ低ＮＯｘ化を図ることができ
る。

【０３３１】また、噴霧ノズル１７により水噴霧に加え
て、燃焼器内に蒸気を噴霧する機構を備える場合を以下
に示す。

【０３３２】図２１（ａ）に、水噴霧量とガスタービン
排気ガスＮＯｘ濃度、図２１（ｂ）に水噴霧量と燃焼振
動の関係を示す。

【０３３３】図２１では圧縮機上流の水噴霧量０の運転
状態をＡ点としており、燃焼器への蒸気噴射量及び水噴
射量が一定の場合、圧縮機上流で水噴霧量を増加させる
とガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度は低下するが、燃焼
器の燃焼振動が上昇する。そこで、制御装置３５はＮＯ
ｘ濃度と燃焼振動の両者を許容値内に抑えるよう、給水
流量調節弁２２開度を減少させる信号を送り、水噴霧量
を減少させる。

【０３３４】または、圧縮機上流の水噴霧量を増加させ
ながら燃焼振動を一定に保持するためには、燃焼器への
蒸気噴射量及び水噴射量を低下させても良い。しかし、
燃焼器への蒸気噴射量及び水噴射量を減少させると、ガ
スタービン排気ガスＮＯｘ濃度は上昇するという相反す
る関係にあるため、前記燃焼振動と排気ガスＮＯｘ濃度
の両者を監視して、両者を許容値以内に抑えながら、燃
焼器への蒸気噴射及び水噴射量を制御し、図２１中の運
転点がＡ点から、水噴射量の増加に伴いＢ点，Ｃ点へと
移行するようにする。

【０３３５】本発明の第１２の実施例を図１および図２
２を用いて説明する。

【０３３６】本実施例は、水噴射量が多いときと少ない
ときとでガスタービンの予混合比率を変動するよう制御
する。水噴射量が少ない場合より多い場合に、拡散燃焼
割合を増加させるよう制御する。

【０３３７】本実施例は、基本的には第１の実施例の構
成を有することができる。同構成に加え、タービン３か
ら排出される排ガス中のＮＯｘ濃度を検出する検知装置
を備え、該信号が制御装置３５に入力される。また、燃
焼振動を検知し、該検知信号が制御装置３５に入力され
る。例えば、起動が終了して通常運転状態のときに、制
御装置３５では、ＮＯｘ排出量を低減するように、好ま
しくは加えて燃焼振動を抑制するよう、噴霧ノズル１７
からの水噴霧停止時より水噴霧時に拡散燃焼割合が多く
なるよう制御する。また、水噴霧量が少ない場合より多
い場合に、拡散燃焼割合を増加させるよう制御する。

【０３３８】図２２（ａ）は燃焼器の予混合燃焼比率と
ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度、図２２（ｂ）は予混
合燃焼比率と燃焼振動の関係を示す。

【０３３９】燃焼器が燃料に液化天然ガス等のガス燃料
を使用する場合、一般的に予混合燃焼と拡散燃焼を併用
する。ガスタービンの負荷上昇に伴い、予混合燃焼比率
を上昇させてゆくと、ガスタービン排気ガスＮＯｘ濃度
は低下するが、燃焼振動が増係する運転点が存在する。
従って、実際のガスタービンの運用において、前記排気
ガスＮＯｘ濃度と燃焼振動の両者を許容値に抑える最適
な予混合燃焼比率を設定している。通常ガスタービンに
おける運転点を図３０中Ａ点で現す。しかし、圧縮機の
上流で水噴霧を実施する場合に、同一の予混合燃焼比率
では燃焼振動が通常の運転より発生しやすくなり、運転
状態がＢ点へ移行する。従って、燃焼振動を、通常ガス
タービンの運転点であるＡ点と同レベルに抑えるには、
予混合燃焼比率を下げ、拡散燃焼の比率を高める必要が
ある。しかし、予混合燃焼比率を低くし過ぎると排気ガ
スＮＯｘ濃度が高くなるため、前記燃焼振動と排気ガス
ＮＯｘ濃度の両者を許容値以内に抑えられる運転点Ｃま
で予混合燃焼比率を下げる。

【０３４０】噴霧ノズル１７からの水噴霧の有無或いは
噴霧水量の変動により、流体の状態が大きく変動する。
しかし、本実施例により、燃焼状態が不安定になること
を抑制し、ＮＯｘ濃度と燃焼器圧力変動を抑制してプラ
ントの健全性を図りつつ高出力運転ができるガスタービ
ンとすることができる。

【０３４１】圧縮機の上流の水噴霧量または水滴微粒化
用噴霧空気量と、水または噴霧空気の供給圧力はおおよ
そ比例関係を示している。

【０３４２】噴霧ノズル１７の特性上、上噴霧量と水の
供給圧力，噴霧空気量と空気の供給圧力は一義的に決定
される。しかし、噴霧ノズル１７が目詰まりを起こした
場合に、ノズルの開口面積が減少するため、同じ流量を
噴霧するためには供給圧力が高くなる。実際の運用にあ
たり、連続運転中に噴霧ノズルの目詰まりを目視確認す
ることはできないため、供給圧力の計画値からの偏差に
より、噴霧ノズルの閉塞率を演算する。予め決められ
た、閉塞率の許容値を超えた場合に噴霧ノズルの交換を
実施するようにすることが好ましい。

【０３４３】図１４を用いて圧力検出配管のドレン防止
装置について説明する。

【０３４４】ガスタービン本体まわりの圧力計装配管
で、ドレン防止手段の必要があるのは圧縮機吸気部１４
の上部に設置した圧縮機入口全圧管３９，圧縮機入口案
内翼７の入口部ケーシングの壁圧検出器４３，圧縮機１
吐出部の圧縮機吐出圧力検出器４６である。図１４で
は、圧縮機入口全圧管３９の実施例のみ示している。計
装配管６７は途中にドレンが残留しないように、ドレン
勾配をつけ、計装配管の最下部にドレン回収タンク６９
を設置する。計装配管６７と６８は、共にドレン回収タ
ンク６９の上部に接続され、前記計装配管６８は圧力変
換器７１に接続する。ドレン回収タンク６９の下側に
は、ドレン排出弁７０を設置する。本実施例は、圧縮機
入口の分岐配管として湿度検出配管５９、および圧縮機
吐出空気の計装配管としての湿度検出配管６０にも適用
する。

【０３４５】

【発明の効果】本発明により、実用に適する運転制御方
法によって、圧縮機入口に導入される吸気中に水滴を噴
霧して出力の向上と熱効率の向上の双方を実現できるガ
スタービン及びその制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のガスタービンを示す概要図。

【図２】（ａ）大気温度に対するガスタービン出力特性
を示す図。 （ｂ）大気温度に対する水噴霧量を示す図。

【図３】大気温度と圧縮機入口案内翼の角度に対する水
噴霧量を示す図。

【図４】大気温度と湿度に対する水噴霧量を示す図。

【図５】（ａ）圧縮機内水滴導入量の制限値を示す図。 （ｂ）湿り空気線図上の運転状態を示す図。

【図６】一実施例のガスタービンを示す概要図。

【図７】一実施例の制御内容を示す概要図。

【図８】気水比一定時の水量と粒径，空気量の関係を示
す図。

【図９】一実施例のガスタービンを示す概要図。

【図１０】噴霧水量と副ヘッダ給水量の関係を示す図。

【図１１】（ａ）粒径一定時の水量と粒径，空気量の関
係を示す図。 （ｂ）空気量一定時の水量と粒径，気水比の関係を示す
図。

【図１２】一実施例のガスタービンを示す概要図。

【図１３】大気温度低時の圧縮機入口温度に関する水噴
霧制限を示す図。

【図１４】一実施例のガスタービンを示す概要図。

【図１５】圧縮機入口における氷結現象発生時のガスタ
ービンの運転状態を示す図。

【図１６】圧縮機内における失速現象発生時のガスター
ビンの運転状態を示す図。

【図１７】（ａ）圧縮機内の水滴導入による圧縮機動翼
の速度三角形の変化を示す図。 （ｂ）圧縮機内水滴導入量に対する圧縮機動翼の入射角
変化を示す図。

【図１８】水量制限のための、圧縮機最終段における軸
流速度を演算する方法を示す図。

【図１９】燃焼器への燃料投入量を制御する制御概要
図。

【図２０】燃焼器への燃料投入量を制御する制御概要
図。

【図２１】圧縮機入口おける水噴霧量とガスタービン排
気ガスＮＯｘ濃度及び燃焼振動の関係を示す図。

【図２２】燃焼器における予混合燃焼比率とガスタービ
ン排気ガスＮＯｘ濃度及び燃焼振動の関係を示す図。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…発電機、
５…スラスト軸受、６…圧縮機前側軸受、７…圧縮機入
口案内翼、８…ガスタービン排気ディフューザ、９…タ
ービン排気側軸受、１０…ルーバ、１１…吸気室、１２
…サイレンサ、１３…吸気ダクト、１４…圧縮機吸気
部、１５…噴霧水配管、１６…噴霧空気配管、１７…噴
霧ノズル、１８…給水タンク、１９…ストレーナ、２０
…給水ポンプ、２１…給水遮断弁、２２…給水流量調節
弁、２３…水流量計、２４…フィルタ、２５…給水ヘッ
ダ、２６…流量調節弁、２７…抽気空気空気遮断弁、２
８…空気圧力調節弁、２９…サイクロセパレータ、３０
…空気流量計、３１…空気流量調節弁、３２…噴霧空気
ヘッダ、３３…空気流量調節弁、３４…給水系統乾燥空
気供給ライン、３５…制御装置、３６…吸気ダクト空気
温度検出器、３７…圧縮機案内翼入口部空気温度検出
器、３８…大気条件検出器、３９…圧縮機入口全圧管、
４０…水滴、４１…スラスト軸受メタル温度検出器、４
２…圧縮機前側軸受振動検出器、４３…圧縮機案内翼入
口ケーシング壁圧検出器、４４…圧縮機壁圧変動検出用
圧力センサ、４５…圧縮機吐出部温度検出器、４６…圧
縮機吐出圧力検出器、４７…ガスタービン排気ガス温度
検出器、４８…圧縮機吸気部ドレン検出用レベルスイッ
チ、４９…ドレンレベル検出配管、５０…ドレン排出配
管、５１…排水溝、５２…タービン排水側軸受振動検出
器、５３…排出溝入口ドレン排出弁、５４…排水溝出口
ドレン排出弁、５５…湿度センサ、５６…サンプリング
用タンク、５７，６４，７０…ドレン排出弁、５８，６
３…流量調節弁、５９…分岐配管、６０，６７，６８…
計装配管、６１…湿度検出センサ、６２…サンプリング
用タンク、６６…真空ポンプ、６９…ドレン回収タン
ク、７１…圧力変換器、７２…排熱回収ボイラ、７３…
蒸気タービン、７４…復水器、７５…大気湿度計、７６
…サンプリング用タンク通気孔、７７…給水主ヘッダ、
７８…給水副ヘッダ１、７９…給水副ヘッダ２、８０…
給水流量調節弁１、８１…給水流量調節弁２、８２…給
水流量計１、８３…給水流量計２、８４…噴霧空気流量
調節弁１、８５…噴霧空気流量調節弁２、８６…噴霧空
気流量計１、８７…噴霧空気流量計２、８８…噴霧空気
副ヘッダ１、８９…噴霧空気副ヘッダ２、９０…噴霧空
気主ヘッダ。

フロントページの続き (72)発明者 宇多村 元昭 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 桑原 孝明 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 笹田 哲男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 広瀬 文之 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、 前記圧縮機に供給される空気の湿度を検知する検知装置
   と、 前記検知信号に基づいて前記噴霧装置から噴霧する噴霧
   量を制御する制御装置と、を備えることを特徴とするガ
   スタービン。
2. 【請求項２】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、 前記圧縮機に設置される圧縮機入口案内翼開度を検知す
   る検知装置と、 前記検知信号に基づいて前記噴霧装置からの前記水滴噴
   霧量を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする
   ガスタービン。
3. 【請求項３】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、 前記ガスタービンの起動時には前記噴霧装置からの水滴
   の噴霧を停止し、ガスタービンが定格運転に移行してか
   ら前記噴霧装置からの水滴の噴霧を開始するよう制御す
   る制御装置と、を備えることを特徴とするガスタービ
   ン。
4. 【請求項４】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、 前記噴霧装置は、前記水滴を噴霧する複数の噴霧ノズル
   を有し、 前記水噴霧量が所定値以下の時に前記水滴を噴霧する前
   記噴霧ノズル数に比べ、前記水滴量が所定値より上の時
   に前記水滴を噴霧する前記噴霧ノズル数が多くなるよう
   制御する制御装置と、を備えることを特徴とするガスタ
   ービン。
5. 【請求項５】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、 前記噴霧装置は、 水供給系統と、 空気供給系統と、 前記水供給系統と空気供給系統から水および空気が供給
   されて前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、 前記水滴の噴霧量が少ないときの前記噴霧ノズルに供給
   する水と空気との比率と、前記水滴の噴霧量が多いとき
   の前記噴霧ノズルに供給する水と空気との比率と、の変
   動を抑制するよう前記水供給量および前記空気供給量を
   制御する制御装置と、を備えることを特徴とするガスタ
   ービン。
6. 【請求項６】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、 前記噴霧装置は、 水供給系統と、 空気供給系統と、 前記水供給系統と空気供給系統から水および空気が供給
   されて前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、 前記水滴の噴霧量が少ない時に比べ、噴霧量が多いとき
   に、前記噴霧ノズルに供給する空気に対する水の割合が
   多くなるよう前記水供給量および前記空気供給量を制御
   する制御装置と、を備えることを特徴とするガスタービ
   ン。
7. 【請求項７】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、 前記噴霧装置は、 水供給系統と、 空気供給系統と、 前記水供給系統と空気供給系統から水および空気が供給
   されて前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、 前記水滴の噴霧量の増減に応じて、前記水供給量を増減
   させると共に、前記空気供給流量を一定に維持するよう
   制御する制御装置と、を備えることを特徴とするガスタ
   ービン。
8. 【請求項８】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、 前記噴霧装置は、 水供給系統と、 空気供給系統と、 前記水供給系統と空気供給系統から水および空気が供給
   されて前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、 先に前記噴霧ノズルに空気を供給開始し、次に前記ノズ
   ルに水を供給開始して、前記水滴噴霧を開始するよう制
   御する制御装置と、を備えることを特徴とするガスター
   ビン。
9. 【請求項９】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
   機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
   燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
   ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
   る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
   外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
   に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
   縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置を備え、 前記噴霧装置は、 水供給系統と、 空気供給系統と、 前記水供給系統と空気供給系統から水および空気が供給
   されて前記液滴を噴霧する噴霧ノズルとを有し、 前記水滴の噴霧状態から、先に前記噴霧ノズルに供給す
   る空気量を絞り、次に前記ノズルに供給する水を絞っ
   て、前記水滴噴霧を停止するよう制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするガスタービン。
10. 【請求項１０】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側に設置され、前記圧縮機に供給され
    る空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入る空気の温度を
    外気温度より低下させ、この温度を低下させた空気と共
    に前記圧縮機に導入される噴霧された前記水滴を前記圧
    縮機内を流下中に気化するようにした噴霧装置と、 前記水滴噴霧運転時には、 ガスタービントリップ信号に基づいて、先ず前記水噴霧
    を停止する指令を出し、その後圧縮機入口案内翼開度を
    減少させる指令を出すよう制御する制御装置と、を備え
    ることを特徴とするガスタービン。
11. 【請求項１１】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、前記吸気ダクト内に周方
    向に複数の空気温度検出装置を配置し、該検出値の偏差
    が所定値になったら水噴霧量を減少するよう制御する制
    御装置と、を備えることを特徴とするガスタービン。
12. 【請求項１２】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、前記圧縮機に導かれる空
    気重量流量を監視し、該流量が所定値以下になったら、
    噴霧水量を減少させるよう制御する制御装置と、を備え
    ることを特徴とするガスタービン。
13. 【請求項１３】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記圧縮機の入口案内翼部のケーシング壁圧を検知する
    検知装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、検知された壁圧に基づい
    て噴霧水量を制御する制御装置と、を備えることを特徴
    とするガスタービン。
14. 【請求項１４】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、圧縮機吐出圧力を監視
    し、該吐出圧力が所定値以下になったら、噴霧水量を減
    少させるよう制御する制御装置と、を備えることを特徴
    とするガスタービン。
15. 【請求項１５】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、圧縮機断熱効率を監視
    し、該効率に基づいて噴霧水量を制御する制御装置と、
    を備えることを特徴とするガスタービン。
16. 【請求項１６】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、排ガス温度を監視し、該
    排ガス温度に基づき噴霧水量を制御する制御装置と、を
    備えることを特徴とするガスタービン。
17. 【請求項１７】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、ガスタービン軸受け振動
    を監視し、該振動値を基に噴霧水量を制御する制御装置
    と、を備えることを特徴とするガスタービン。
18. 【請求項１８】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、ガスタービンスラスト軸
    受メタル温度を監視し、該メタル温度に基づき噴霧水量
    を制御する制御装置と、を備えることを特徴とするガス
    タービン。
19. 【請求項１９】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴を噴霧する運転時に、流体の圧縮機内軸流速度
    を監視し、該軸流速度に基づき噴霧水量を制御する制御
    装置と、を備えることを特徴とするガスタービン。
20. 【請求項２０】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴噴霧停止時に燃焼器へ供給する燃料供給量に対
    して、前記水滴噴霧時に燃焼器へ供給する燃料供給量を
    増加させるよう制御する制御装置と、を備えることを特
    徴とするガスタービン。
21. 【請求項２１】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記燃焼ガスのＮＯｘ濃度を検出する検出器と、 前記検出したＮＯｘ濃度に基づき前記水滴の噴霧量を制
    御する制御装置と、を備えることを特徴とするガスター
    ビン。
22. 【請求項２２】供給された空気を圧縮して吐出する圧縮
    機、前記圧縮機から吐出した空気と燃料とが燃焼される
    燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスにより駆動されるター
    ビンとを備えたガスタービンにおいて、 前記燃焼器は、燃料と空気とを予混合させた予混合気を
    燃焼する予混合器を有し、 前記圧縮機の上流側の吸気ダクト内に設置され、前記圧
    縮機に供給される空気に水滴を噴霧して前記圧縮機に入
    る空気の温度を外気温度より低下させ、この温度を低下
    させた空気と共に前記圧縮機に導入される噴霧された前
    記水滴を前記圧縮機内を流下中に気化するようにした噴
    霧装置と、 前記水滴噴霧停止時に対して前記水滴噴霧時に前記予混
    合気の空気に対する燃料の比率を増加するよう制御する
    制御装置と、を備えることを特徴とするガスタービン。