JPS59155533A - ガスタ−ビンプラント - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ＬＮＧ、ＬＰＧ等のガス燃料全使用するガス
タービンプラントに係り、特に燃料供給系統のガス燃料
弁からのガス漏洩対策を施したガスタービンプラントに
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般にこの種のガスタービンプラントは、第１図に示す
ようにガスタービン１と空気圧縮機２とが回転軸３を共
用するように配設され、この共通軸３に発電機４が連結
される０ ガスタービンプラントの運転開始により、空気圧縮機２
に吸い込まれた空気はここで圧縮され、高圧空気となっ
て燃焼器５に導かれる。この燃焼器５には図示しないＬ
ＮＧ　、ＬＰＧ等のガス燃料供給基地から燃料供給系統
６を経て高圧のガス燃料が供給され、このガス燃料は燃
焼器５内で圧縮空気と混合して燃焼せしめられる。この
燃焼によシ得られた高温・高圧ガスはガスタービン１に
案内されて、ガスタービン１を回転させ、仕事をする。

ガスタービン１０回転によシ、これに直結された発電機
４が駆動され、発電を行なう。ガスタービン１で仕事を
したガスは、ガスタービン１から排出される。

一方、燃焼器５にガス燃料を供給する燃料供給系統６に
は、ガス燃料流量を調整する燃料制御弁７およびガスタ
ービン保護用の燃料止め弁８が設置される。このうち、
燃料制御弁７は、ガス燃料流量を調節してガスタービン
１の速度負荷制御を行なう流量調節制御弁であり、図示
しないガスタービン制御装置からの制御指令によシ弁開
度が調節される。これにより、ガスタービン１の昇速、
同期、負荷上昇等が制御される。一方、燃料止め弁８は
、ガスタービン１のオーバスピード等の緊急時に急閉さ
れ、燃焼器５への燃料供給を停止し、ガスタービン１を
トリップさせるものである。このトリップ機能の他に燃
料止め弁８は、弁開度制御機能を併せ持ち、ガス燃料制
御弁７上流側のガス圧力を、ガスタービン１の速度に比
例した圧力になるようにしている。

ガス燃料制御弁７およびガス燃料止め弁８からなるガス
燃料弁は、弁棒摺動部からガス漏洩が懸念されるため、
防爆を考慮して密閉された燃料弁区画室９内に収容され
る。

燃料弁区画室９には、第２図に示すように、排風機１０
が設置され、区画室内の空気を還流・換気させ、漏洩ガ
ス燃料の濃度が常に規定値以下に保たれるように雰囲気
管理を行なっている。この雰囲気管理とともに、ガス燃
料弁７，８は弁棒シール部のリークオフ部が排風機に接
続され、この排風機１０で弁棒摺動部からの漏洩ガ゛ス
を掃引し、燃料弁区画室９内に漏洩ガスが充満するのを
防止している。

ガス燃料弁７，８は、一般的には第２図に示すように、
弁本体部７ａ、８ｂ、油圧制御回路（図示せず）により
油圧制御される油筒７ｂ、８ｂおよびばね箱７ｃ、８ｃ
からなる。このうち、弁本体部７ａ、ｇｂの弁棒摺動部
付近は第３図に示される構造を有し、弁棒１１を密封的
に軸封するノξツキン１２が複数個収容されている。し
かして、弁棒１１とノξツキン１２との間隙ｄが形成さ
れ、この間隙ｄのためにガスタービンプラントの運転に
よりガス燃料が漏洩することがある。この漏洩によるガ
ス燃料はランタンリング１３ヲ経てリークオフ部１４に
案内され、このリークオフ部１４から吸込ラインを通９
排風機１０に吸引され、この排風機１０から燃料弁区画
室９外に排出される。

ところで、ガス燃料弁７，８は、ガスタービン１の運転
中、弁開度を制御するため弁棒１１が常に摺動自在に支
持される。このため、ノξツキン１２の設置当初は弁棒
１１とパツキン１２との摺動部の間隙ｄが小さく、ガス
燃料はほとんど漏洩しないが、ガスタービン１の運転継
続によりノξツキン１２が次第に摩耗する。このパツキ
ン１２の摩耗とともに間隙ｄも増大し、弁棒摺動部から
のガス燃料漏洩量も増加する。

そして、間隙ｄが増大すればする程、パツキン１２の摺
動部を通過するガス燃料の圧力損失が減少するため、弁
本体内部の圧力Ｐ□はランタンリング部１３の圧力Ｐ２
とほぼ等しくなる。圧力が等しくなると、排風機１０で
弁棒摺動部を通して吸引していた空気を掃引することが
できなくなり、逆にランタンリング部１３の圧力と弁外
部の大気圧Ｐ。

との間の差圧が大きくなるため、ランタンリング部１３
に漏洩してきたガ・ス燃料は、さらに弁棒１１の摺動部
を通して弁本体外に漏出し始める。

このような事態が発生すると、燃料弁区画室９内に流出
するガス燃料の量が増大し、この漏洩量が排風機１０の
容量を上廻った場合、燃料弁区画室９内のガス燃料の濃
度が上昇し始め、究極的にはガス燃料濃度が規定濃度以
上に達し、区画室９内でガス爆発が起こる可能性が生ず
る。

また、従来のガスタービンプラントにおいて、ガス燃料
弁から漏出したガス燃料は、そのまま大気に放出される
ため、弁棒摺動部の間隙ｄの増大に伴い、漏洩するガス
燃料の量も増加し、エネルギの有効利用を図る上からも
好−１：ヒいものではなかった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点を考慮し、弁棒摺動部のクリアラン
スの増大に伴い、ガス燃料が弁本体外に漏出してきた場
合にも警報を発してガス漏洩量の増大を確実かつ有効的
に防止し、ガス爆発の発生を未然に防止するようにした
ガスタービンプラントを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、ガス燃料弁から漏出するガス燃料
を燃焼器の燃料として有効的に活用し、エネルギの有効
利用を図るようにしたガスタービンプラントを提供する
にある。

本発明のさらに他の目的は、ガス燃料弁の弁棒摺動部か
ら弁外部へのガス燃料の漏洩を未然にかつ完全に防止す
るようにしたガスタービンプラントラ提供することであ
る。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するため、本件の第゛ｌ、番目の発
明に係るガスタービンプラントは、ＬＮＧ等のガス燃料
を供給する燃料供給系統にガス燃料弁を設け、このガス
燃料弁によりガス燃料供給量を調節制御し、ガスタービ
ンの速度負荷制御を行なうようにしたものにおいて、前
記ガス燃料弁の弁棒摺動部にリークオフ部を形成し、こ
のリークオフ部をガス濃度検出器に縦続し、このガス濃
度検出器が規定濃度以上のガス濃度を検出したとき、警
報を発するように設定したものであり、本件の第２番目
の発明に依るガスタービンプラントはＬＮＧ等のガス燃
料を供給する燃料供給系統にガス燃料弁を設け、このガ
ス燃料弁によりガス燃料供給量を調節制御し、ガスター
ビンの速度負荷制御を行なうようにしたものにおいて、
前記ガス燃料弁の弁棒摺動部にリークオフ部を形成し、
このリークオフ部を、ガス濃度検出器に接続するととも
にパイパスラインを介して空気圧縮機の吐出側または吸
込側に接続させ、上記パイパスラインの途中にガス濃度
検出器に連動する常閉のバイパス弁を設け、上記ガス濃
度検出器が規定濃度以上のガス濃度を検出したとき、警
報を発し、・々イパス弁の開閉を切り換えるように設定
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係るガスタービンプラントの好ましい実
施例について添付図面を参照して説明する。

本発明のガスタービンプラント全体の構造は第１図に示
すものと異ならないので、同一部材には同じ符号を符し
、説明を省略する。

ガスタービンプラントの燃焼器５に高圧のガス燃料を供
給する燃料供給系統６には、ガス燃料制御弁７およびガ
ス燃料止め弁８からなるガス燃料弁２０が設けられてお
り、このガス燃料弁加は燃料弁区画室９に収容されてい
る。

ガス燃料弁かは第４図に示すように構成され、弁ケーシ
ング°２１の膨出部に、図示しない弁体を支持した弁棒
ｎが摺動自在に取付けられ、上記膨出部内に列状に配列
収容された複数、例えば９個のノξツキンｎにより密封
的に軸封される。パツキン羽は弁棒シール部を構成し、
そのシール材は、テフロン等の材質が使用され、弁棒ρ
と弁ケーシング２１と間のシール性を保つものである。

このため、パツキンおは弁棒ｎとなじみが良く、かつそ
の摺動抵抗を小さく押えることができるものが望ましく
、弁棒ηとパツキンｎとの間隙（り゛１シアランス）ｄ
は最小に保たれる。

各ノξツキン乙の途中にはＭｌおよび第２のランタンリ
ング冴、２５がそれぞれ介装され、弁棒シール部は弁体
側からパツキンｎ、第１ランタンリングｕ、ノぞツキン
乙、第２う′ンタシリングかおよびパツキン邪の順に順
次組み合わされて配設される。

上記第１および第２ランタンリング２４　＋、　２５に
対向□゛する弁ケーシング２１には第１および第２のリ
ークオフ２６．２７が形成される。このうち、第１リー
クオフ２６は吸込ライン２８ａを通じて排風機路に接続
され、第１ランタンリング冴に案内された漏洩ガス燃料
を第１リークオフあから排風機あに案内し、との排風機
あから燃料弁区画室９外、あるいは第１図に示す空気圧
縮機２の吸込側に案内するよう釦なっている。

また、第２リークオフごにはガス濃度検出器四が配管３
０ヲ介して接続され、この検出器２９で検出されるガス
濃度が規定値を上廻ったとき、警報信号Ａを出力し、図
示しないアラームを作動させるようになっている。

次に、この発明の作用について説明する。

ガスタービンプラントの運転時には、第１図に示す燃料
供給系統６に設けられたガス燃料制御弁７およびガス燃
料止め弁８は、燃焼器５に供給されるガス燃料の供給量
を制御するため、弁開度が常時調節制御される。この弁
開度の調節制御によりガス燃料弁加の弁棒２２（／′ｉ
常に摺動しており、弁棒ｎの連続的な摺動により）ξツ
キン２３は次第に摩耗する。このノクツキンの経年的な
摩耗により、弁棒摺動部の間隙ｄが次第に大きくなり、
ある一定値以上に拡がると、弁本体内部のガス燃料圧力
Ｐ□は第１ランクどリング都々の圧力Ｐ２とほぼ等しく
なシ、その結果、第１ランタンリング部冴に漏出したガ
ス燃料は第２ランタンリング部乙に向つて流れ始め、こ
の第２ランタンリング部２５に案内される。案内された
ガス燃料は続いてガス濃度検出器２９に送られる。この
検出器２９に漏出されるガス燃料が予め定められた規定
濃度以上に達すると、このガス濃度を検出器四が検出し
て警報Ａを発し、例えば図示しないアラームを作動させ
る。

したがって、ガス濃度検出器四によシ警報加が発せられ
た時点でタービントリップしたシ、ガス燃料弁かのパツ
キン交換を行なう等のガス燃料漏洩対策を施こすことが
できる。これにより、ガス用を図ることができ、ガス爆
発発生の危険性を回避することができる。

第５図は本発明の第１変形例を示すものである。

この第１変形例に示されたものは、空気圧縮機２から燃
焼器５に至る吐出ライン２ａの途中からパイパスライン
３２を分岐させ、このパイパスライン３２をガス燃料弁
加のＭ２リークオフ２７（あるいは配管３０）に接続し
たものである。このパイパスライン３２には、ガス濃度
検出器四に連動されるバイパス弁おが設けられる。ノ々
イパス弁３３は常閉電磁弁等の０Ｎ−ＯＦＦ弁であり、
ガス濃度検出器四からの警報信号を受けて作動し、弁が
開くように外っている。

しかして、ガス濃度検出器四によシ、規定濃度以上のガ
ス濃度が検出されると、警報信号Ａが発せられると同時
に、この警報信号Ａによシパイ・ぐス弁おの開閉が切り
換わシ、バイパス弁おが開く。

これにより空気圧縮機２からの高圧吐出空気が、ガス燃
料弁加の第２リークオフ部ｎに導かれ、弁棒摺動部より
弁外部へのガス燃料の漏洩か未然にかつ完全に阻止され
る。

第６図は本発明の第２変形例を示す。

この第２変形例に示されたものは、排風機公とガス燃料
弁加との間に常開の止め弁３５ヲ設けるとともに、吸込
ライン２８ａの途中からパイパスライン３６を分岐させ
、このパイパスライン３６を空気圧縮機２の吸込側に接
続し、上記パイパスライン３６゛　　の途中に常閉のバ
イパス弁３７を設けたものである。

このパイノ々ス弁３７および常開止め弁間は、ガス濃度
検出器２９からの警報信号Ａにより作動し５、弁開閉状
態が切シ換わるようになっている。

しかして、ガス濃度検出器四が規定濃度以上のガス濃度
を検出すると、警報信号Ａを発すると同時、に、この警
報信号Ａにょシ止め弁あが閉じ、バイパス弁３７が開く
。このバイパス弁９７の開放により、弁棒摺動部から弁
外部へ漏出するガス燃料は、空気圧縮機２の大きな吸引
作用にょシ圧縮機２で回収されるため、ガス燃料の有効
利用を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係るガスタービンプラント
は、ガス燃料弁の弁棒摺動部にり、−り・芽７部を形成
し、このリークオフ部をガス濃度検出器に接続し、上記
ガス濃度検出器が規定濃度以上のガス濃度を検出したと
き、警報を発するようにしたから、この警報が発せられ
た時点でタービントリップを行なったり、ガス燃料弁の
ノξツキン交換等を行なうことにより、ガス燃料の漏洩
を確実に検出し、その漏洩増加が未然に防止する対策を
んこすことができ、燃料弁区画室内でガス爆発が生ずる
のを確実に防ぐことができる。

また、弁棒摺動部に形成されるリークオフ部を、ガス濃
度検出器に接続するとともにパイパスラインを介して空
気圧縮機の吐出側あるいは吸込側に接続し、このパイ、
ｅスラインに設けた常閉のバイパス弁を前記ガス濃度検
出器に連動させ、ガス濃度検出器が規定濃度以上のガス
濃度を検出したとき、バイパス弁を開くようにした場合
には、ガス濃度検出器からの警報に基づき、空気圧縮機
から吐出される高圧空気により弁棒摺動部から弁外部に
ガス燃料が漏洩するのを未然にかつ完全に防止でき、あ
るいは弁棒摺動部から弁外部に漏洩するガス燃料を空気
圧縮機の吸込側に積極的に案内して外部に流出させない
ので、ガス燃料の有効利用を確奨に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスタービンプラントを示す系統図、第
２図は上記ガスタービンプラントの燃料供給系統に設け
られるガス燃料弁を示す図、゛・第３図は上記ガス燃料
弁の弁棒シール部の構造を示す図、第４図は本発明に係
るタービンプラントの一実施例を示すもので、特に燃料
供給系統に使用されるガス燃料弁の弁棒シール部の構造
を示す図１、６ 第５図は本発明の第１変形例を示す図１、第含図は本発
明の第２変形例を示す図である。 １・・・ガスタービン、２・・・を気圧縮機、３・・・
共通７・・・ガス燃料制御弁、８・・・労ス燃料止め弁
、９・・・燃料弁区画室、加・・・分、ス燃狼“弁、′
２１・・・弁ケーシンｆ、２２・・・弁棒、乙・・・パ
ツキン、冴、２５・・・ランタンリング、２６．Ｚ７・
・・リークオフ部、四・・・排風機、加・・・ガス濃度
検出器、３２　、３６・・・パイパスライン、３３　、
３７・・・バイパス弁、お・・・止め弁、Ａ・・・警報
信号。 出願人代理人　　波　多　野　　　　久第　１　図 ７，９ 第　３　図 ） 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＬＮＧ等のガス燃料を供給する燃料供給系統にガス
   燃料弁を設け、このガス燃料弁によりガス燃料供給量を
   調節制御し、ガスタービンの速度負荷制御を行なうよう
   にしたガスタービンプラントにｉいて、前記ガス燃料弁
   の弁棒摺動部にリークオフ部を形成し、このリークオフ
   部をガス濃度検出器に接続し、このガス濃度検出器が規
   定濃度以上のガス濃度を検出したとき、警報を発するよ
   うに設定したことを特徴とするガスタービンプラント。 ２、ガス燃料弁の弁棒摺動部は、弁棒を軸封するノぞツ
   キン等の弁棒シール部を有し、このシール部の途中にラ
   ンタンリングが介装され、このランタンリングに対応す
   る弁ケーシングにリークオフ部が形成された特許請求の
   範囲第１項に記載のガスタービンプラント。 ３、弁棒シール部の途中に適宜間隔をおいて第１および
   第２のランタンリングがそれぞれ介装され、各ランタン
   リングに対応する弁ケーシングに第１および第２リーク
   オフ部が形成され、弁体側に近い第１リークオフ部は排
   風機の吸込側に、第２リークオフ部はガス濃度検出器に
   それぞれ接続された特許請求の範囲第２項に記載のガス
   タービンプラント。 ４、ガス燃料弁は、ガス燃料供給量を制御するガス燃料
   制御弁とガスタービン保護用のガス燃料止め弁からなシ
   、これらの両弁は燃料弁区画室内に収容された特許請求
   の範囲第１項に記載のガスタービンプラント。 ５、ＬＮＧ等のガス燃料を供給する燃料供給系統にガス
   燃料弁を設け、このガス燃料弁にょシガス燃料供給量を
   調節制御し、ガスタービンの速度負荷制御を行なうよう
   にしたガスタービンプラントに°おいて、前記ガス燃料
   弁の弁棒摺動部にリークオフ部を形成し、このリークオ
   フ部を、ガス濃度検出器に接続するとともにノζイノぐ
   スラインを介して空気圧縮機の吐出側または吸込側に接
   続させ、上記パイパスラインの途中にガス濃度検出器に
   連動する常閉のノ々イノξス弁を設け、上記ガス濃度検
   出器が規定濃度以上のガス濃度を検出したとき、警報を
   発し、／シ、Ｒス弁の開閉を切り換えるように設定した
   ことを特徴とするガスタービンプラント。 ６、弁棒摺動部には適宜間隔をおいて第１および第２の
   リークオフ部が形成され、このうち弁体側に近い第１リ
   ークオフ部は排風機の吸込側に、第２リークオフ部はガ
   ス濃度検出器にそれぞれ接続された特許請求の範囲第５
   項に記載のガスタービンプラント。 ７、第２リークオフ部はパイパスラインを介して空気圧
   縮機の吐出側に接続された特許請求の範囲第６項に記載
   のガスタービンプラント０８、第１リークオフ部はパイ
   パスラインを介して空気圧縮機の吸込側に接続される一
   方、第１リークオフ部から排風機の吸込側に接続される
   吸込ラインに、ガス濃度検出器に連動する常開の止め弁
   が設けられ、この止め弁はガス濃度検出器からの警報信
   号によ）、開閉が切り換わるように設定された特許請求
   の範囲第６項に記載のガスタービンプラント。