JPS5854248B2 - ガスタ−ビン発電プラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンの駆動軸と発電機の回軸とをク
ラッチを介して連結し、発電機をガスタービンより切離
して同期調相運転可能に構成され、かつガスタービンお
よび発電機の各軸受へ供給される潤滑油を冷却する冷却
水循環系統を備えるガスタービン発電プラントに係り、
特に前記冷却水循環系統に関するものである。

ガスタービン発電プラントにおいて、発電機をガスター
ビンより切離して、外部電気系統の力率改善のために発
電機を同期調相機として運転することを要求される場合
がある。

この場合のガスタービン発電プラントの概要を第１図に
示す。

図において１はガスタービン、２は発電機、３はガスタ
ービン１の駆動軸と発電機２の回転軸とを連結するクラ
ッチである。

本プラントを発電用として使用する場合は、クラッチ３
がかみ合った状態となっており、発電機２はガスタービ
ン１により駆動されて外部に電気を供給する。

また発電機２を同期調和機として使用する場合は、発電
機２を一組ガスタービン１により起動して定格温度１で
上昇させ、外部電気系統と接続させた状態でガスタービ
ン１を停止、クラッチ解離を行なうことにより発電機２
を外部電気系統の調和機として使用することが可能とな
る。

このような同期調相システムは既知の技術であり、かか
る要求を満たすクラッチも既知である。

本システムに釦いて、同期調相運転中はガスタービン１
が停止しているため、発電機２の円滑な運転に欠くこと
ができない各軸受への潤滑油の供給ふ・よび潤滑油によ
って運び出される軸受損失熱の除去を行なう必要がある
。

前記の要求を満たすシステムとしては、ガスタビンとは
独立に、発電機用として、潤滑油タンク、潤滑油ポンプ
、クーラ等より成る潤滑油系箭と、潤滑油の冷却系統と
を設置する方式がある。

しかし、前記の方式はガスタービンの潤滑油系縞および
その冷却系統と２本立となるため、経済酸でなｈ０従っ
て、発電機の潤滑油系統および冷去１系統をガスタービ
ンの潤滑油系統および冷却系統に含めて一元化すること
が考えられる７Ｘ ガスタービン停止時に潤滑油系統
および冷却系統を作業させるためには、ガスタービン駆
動によら左い潤滑油ポンプおよび冷却水ポンプ、ラジェ
ータファンの運転が必要となる。

潤滑油の供給については標準装備として、モータ駆動の
補助潤滑油ポンプが設置されているの力３一般的である
から、系統的には問題ない。

技術的に検討を要するのは冷却水系統であるが、前記の
要求を満たせる最も簡単な系統を第２図に示す。

図ニおいて、１１は冷却水タンク、１２はモータ駆動の
冷却水ポンプ、１３はラジェータ、１４はモータ駆動の
ラジェータファンであり、これらはガスタービンパッケ
ージとは別の場所に設置されてしる。

１５は潤滑油クーラ、１６は潤滑油温度検出器（１７は
クーラ１５への冷却水量をクーラ出口の潤滑油温度が一
定となるよう調整する流量調整弁であり、これらはガス
タービンパッケージ内に収められている。

ここで、潤滑油クーラ１５を流れる潤滑油はガスタービ
ンのみならず発電機をも貫流するように設計されている
ので、同期調和運転時の発電機での放熱も前記潤滑油ク
ーラ１５にて熱交換される前記の冷却水系統においては
、ガスタービンの運転、停止に抱わらず冷却水ポンプ１
２およびラジェータファン１４はモータにより駆動して
いるので潤滑油と冷却水との熱交換が可能となる。

しかしながら、前記の冷却水系統を現在のガスタービン
に適用する場合には、いくつかの問題点がある。

その一つは、外部電源が無くともガスタービンを起動す
る、いわゆるブラックスタートが要求された場合、冷却
水系統がモータによって運転される方式では、ガスター
ビンの起動を行なえない。

その二は、コスト高となることである。

周知の通り、発電機の駆動源としてガスタービンを用い
ることは、設備費が安く、かつ小型、軽量なパッケージ
化を図れる利点を有する点にある。

従って冷却水系統もガスタービンパッケージ内に収納し
うるよう設計され、かつ徹底した設計の標準化が図られ
ている。

第３図はその標準化した冷却水系統の一例を示したもの
であり、図において２１はガスタービンの駆動軸に連結
された補機歯車箱、２２は補機歯車箱２１に連結された
冷却水ポンプ、２３は潤滑油クーラ、２４は流量調整弁
、２５は冷却水と周囲空気との間で熱交換を行なわせる
ラジェータ、２６は補機歯車箱２１に直結されたラジェ
ータファン、２７は冷却水タンク、２８は流体温度検知
器であり、これらは全てガスタービンパッケージ内に収
納されている。

前記の冷却水系統においては、冷却水ポンプ２２および
ラジェータファン２６がガスタービンの駆動軸と補機歯
車箱２１を介して連結されているため、ガスタービンの
起動時に、その回転数に比例した回転数で前記ポンプ２
２およびファン２６は回転し、ブラックスタートが可能
となっている。

しかし、第２図に示した冷却水系統は第３図の標準化冷
却水系統とは全く異なる方式となる、即ち非標準となる
ので、設計作業の増大、製作方式の変更釦よび工数の増
大を招き、コスト高となってし１う。

本発明は前記の点に鑑みて、ガスタービンのブラックス
タートが可能であり、価格的に安価で、かつ冷却水系統
の標準化を図れるガスタービン発電プラントを提供せん
とするものである。

本発明は、冷却水循環系統に２個の冷却用ラジェータを
具えると共に、別々に駆動しうる２個の冷却水循環ポン
プを並列に具え、前記の各ラジェータには夫々側々に駆
動しうる冷却ファンを設けたことを特徴とする。

以下、本発明のガスタービン発電プラントの一実施例を
第４図に基づいて説明すると、３１はガスタービン、３
２はガスタービン３１によって駆動される発電機、３３
はガスタービン３１の、駆動軸３１ａと発電機３２の回
転軸３２ａとを連結するクラッチ、３４はガスタービン
３１の駆動軸３１ａに連結された補機歯車箱、３５は補
機歯車箱３４内の歯車に連結してガスタービン３１によ
り、駆動される主冷却水ポンプ、３６は主冷却水ポンプ
３５と並列に設けられた補助冷却水ポンプで、該冷却水
ポンプ３６は発電機３２から供給される電源または別の
系統から供給される電源により作動するモータ３７によ
って駆動される。

３Ｂは潤滑油クーラ、３９は流量調整弁、４０はパッケ
ージ内に収納された標準仕様のラジェータ、４１はパッ
ケージ外に設置された補助ラジェータ、４２は冷却水タ
ンクである。

前記のラジェータ４０釦よび補助ラジェータ４１には夫
々冷却ファン４３および４４が具えられている。

冷却ファン４３は発電機３２から供給される電源昔たは
別の系統から供給される電源により作動するモータ４５
によって駆動されるものであり、また冷却ファン４４は
、その軸を前記補機歯車箱３４内の歯車に連結させてガ
スタービン３１により駆動されるものである。

４６および４７は主冷却水ポンプ３５および補助冷却水
ポンプ３６の吐出側に設けられた冷却水逆流防止用のチ
ェック弁である。

前記した主冷却水ポンプ３５および補助冷却水ポンプ３
６、潤滑油クーラ３８、ラジェータ４０および補助ラジ
ェータ４１、冷却水タンク４２はその順序に配置されて
冷却水系統を構成している。

即ち前記冷却水系統は、基本的に標準のパッケージ型冷
却水系統に、モータ、駆動の冷却ファン４５を具えるラ
ジェータ４０およびモータ駆動の補助冷却水ポンプ３６
が追加されたものである。

４８は潤滑油タンク、４９はガスタービン起動停止時お
よび同期調相運転時に作動するＡＣモータ駆動の潤滑油
ポンプ、５０はＡＣ電源がない場合にガスタービンを起
動させるためのＤＣモータ駆動の緊急用潤滑油ポンプ、
５１および５２は潤滑油ポンプ４９および５０の吐出側
に設けられたチェック弁、５３はガスタービン運転時に
各軸受へ潤滑油を供給させる主潤滑油ポンプで、該潤滑
油ポンプ５３は、その駆動軸を補機歯車箱３４内の歯車
に連結させてガスタービンにより駆動されるものである
。

５４は温度検知器である。本発明のガスタービン発電プ
ラントは前記の如く構成としたから、ガスタービン起動
時は補機歯車箱３４を介してガスタービン３１により駆
動される主冷却水ポンプ３５、ラジェータ冷却ファン４
４および緊急用潤滑油ポンプ５０により冷却水系統は外
部電源なしの起動が可能となる。

またガスタービン定格運転状態では、補機歯車箱３４を
介してガスタービン３１により駆動される主潤滑油ポン
プ５３が充分な油量を各軸受へ供給しうるようになるの
で緊急用潤滑油ポンプ５０は停止する。

尚、外部電源が使用できる場合は緊急用潤滑油ポンプ５
０の代りに補助潤滑油ポンプ４９が作動することは勿論
である。

また同期調和運転時は、補助冷却水ポンプ３６、補助ラ
ジェータ４１の冷却ファン４４、補助潤滑油ポンプ４９
の運転により発電機３２の各軸受を通過した潤滑油の冷
却が可能になる。

また一般にクラッチ３３は潤滑油にて冷却潤滑される方
式のものが主であり、かなりの熱損失を伴なう。

この場合にはガスタービンの標準ラジェータ４１では充
分なる熱除去を行なえない。

従って、本発明においては補助ラジェータ４０の設計に
当って、標準ラジェータ４１で除去しきれない熱除去量
分を見込んでおき、ガスタービシ負荷運転時にも、冷却
ファン４３を運転させるようにすれば更に効率のよい冷
却が可能となる。

以上の如く、本発明のガスタービン発電プラントは標準
仕様の冷却水系統とモータ駆動の冷却ファンを具える補
助ラジェータおよびモータ１駆動の補助冷却水ポンプと
で冷却水系統を構成したから、従来技術に比べて安価と
なり、かつブラックスタートも可能となる。

またガスタービン製作の立場から見ても、ガスタービン
パッケージ内を標準仕様の冷却水系統にて製作してあっ
ても、後に冷却水配管の一部を変更するだけで、本発明
における冷却水系統に改造できるので、ガスタービンの
標準化製作が可能となる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービン発電プラントにおける同期調和運
転方式の概念図、第２図は別置式ラジェータシステムを
有する冷却水系統を示す図、第３図は標準のパッケージ
型冷却水系統を示す図、第４図は本発明ガスタービン発
電プラントにおける冷却水系統の一例を示す図である。 ３１・・・・・・ガスタービン、３１ａ・・・・・・駆
動軸、３２・・・・・・発電機、３２ａ・・・・・・回
転軸、３３・・・・・・クラッチ、３４・・・・・・補
機歯車箱、３５・・・・・・主冷却水ポンプ、３６・・
・・・・補助冷却水ポンプ、３７・・・・・・補助冷却
水ポンプ駆動用モータ、３８・・・・・・潤滑油クーラ
、３９・・・・・・流量調整弁、４０・・・・・・補助
ラジェータ、４１・・・・・・標準ラジェータ、４２・
・・・・・冷却水タンク、４３，４４・・・・・・冷却
ファン、４５・・・・・・冷却ファン駆動用モータ、４
９・・・・・・補助潤滑油ポンプ、５０・・・・・・緊
急用潤滑油ポンプ、滑油ポンプ。 ５３・・・・・・主潤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンの駆動軸と発電機の回転軸とをクラッ
   チを介して連結し発電機をガスタービンより切離して同
   期調相運転可能に構成され、かつガスタービンおよび発
   電機の各軸受へ供給される潤滑油を冷却する冷却水循環
   系統を備えるガスタービン発電プラントにおいて、前記
   冷却水循環系統に２個の冷却用ラジェータを具えると共
   に、別々に駆動しうる２個の冷却水循環ポンプを並列に
   具え、前記の各冷却用ラジェータには夫々別々に駆動し
   うる冷却ファンを設けたことを特徴とするガスタービン
   発電プラント。 ２ 一方の冷却水循環ポンプ並びに冷却ファンはガスタ
   ービンの駆動軸により駆動されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のガスタービン発電プラント。 ３ 他方の冷却水循環ポンプ並びに冷却ファンは、外部
   の電源により作動するモータによって駆動されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスタービン発
   電プラント。 ４ 前記冷却水循環ポンプ駆動用のモータ並びに冷却フ
   ァン駆動用のモータの電源は、発電機から供給されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第′３項記載のガスター
   ビン発電プラント。 ５ 他方の冷却水循環ポンプ並びに冷却ファンは発電機
   の回転軸により駆動されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のガスタービン発電プラント。