JPS599737B2 - ガスタ−ビンの起動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガスタービン発電設備に係り、別置の始動機
を備えていない起動装置に関する。

一般にガスタービン発電設備の構成は第１図に示すごと
く、ガスタービン１とコンプレツサ２と発電機３とが同
軸上に直結され、この発電機３の回転軸にはクラッチ４
とトルクコンバータ５を介して始動機６が直結されてい
る。

ガスタービン１には、コンプレツサ２からの圧縮空気と
燃料を、燃焼器７によって混合燃焼して得られる燃焼ガ
スが供給可能になっている。

このような構成のものにおいて燃焼ガスがガスタービン
１に供給されると、燃焼ガスの持つエネルギが機械的駆
動力に変換され、この機械的駆動力がコンプレツサ２お
よび発電機３を駆動するのに費される。

ガスタービン１の起動時は、まだガスタービン１自身が
駆動力を発生していないため、外部からコンプレツサ２
を駆動する必要がある。

この目的のために始動機６が設置されており、通常は電
動機あるいはディーゼルエンジン等が使用される。

一方始動機６の起動時の負荷を低減し、速度をなめらか
に上昇させるとともにガスタービン１の補機を回転数に
より制御するため、トルクコンバータ５が設置されてい
る。

ガスタービン１は起動後自力で運転続行するため始動機
６は不要となり、ある回転数にガスタービン１が達した
時点でクラッチ４により始動機６をガスタービン１側か
ら切離す，。

しかしながら始動機６を運転する時間は、ガスタービン
１が自力で立上がることができるまでのほんの数分間で
あり、ガスタービン１の起動後は全く休止している。

従ってその数分間のために、始動機６、トルクコンバー
タ５、クラッチ４等を設備することは、必要条件とはい
え、全軸長が長くなり設備面積が多く必要であり、補機
や制御装置の補修を行う場合にも不利であり、しかも経
済的にも好しくない。

一方ガスタービン発電設備特有の問題として起動過程に
おける点火、着火の成否がある。

第２図はガスタービン１の起動過程における速度特性図
であり、縦軸Ｒは回転数、横軸Ｔは時間を示している。

前述した第１図のタービン発電設備では、第２図の曲線
■に示すように、回転数は一律に上昇していく。

この上昇過程において、点火回転数Ａに達したとき、燃
焼器７内に口火を点火する操作が行なわれ、点火後、着
火回転数Ｂに達すると燃料を流入し、口火により燃料に
着火させる着火操作を行なう。

ところが何らかの原因で点火、着火のタイミングがずれ
ると、最適空気量が得られず、火が吹き消されたり、圧
縮空気と燃料の混合比が、悪く起動が不可能なことがあ
る。

この場合、点火又は着火の成否に関係なく、回転数は上
昇していくので、点火失敗、着火失敗時には、一度ガス
タービン１を停止させ、再度起動して点火、着火を再度
試みなければならないという不具合がある。

又、点火着火のタイミングは回転数が一律に上昇してい
くほんの一時点であるので、タイミングを逸しやすく、
このような不具合の発生する場合が多い。

このようなことから、従来別置の始動機６を設備せずに
起動でき、さらに起動過程において確実に点火着火がな
され、安定した点火状態および着火状態が得られる起動
装置が望まれている。

この発明はこのような事情にかんがみてなされたもので
、別置の始動機を使用することなく起動できるとともに
、起動時の点火着火の起動成功率を高めることができる
ガスタービンの起動装置を提供することを目的とする。

以下この発明について第３図に示す一実施例を参照して
説明する。

ガスタービン１とコンプレツサ２と発電機３は同軸上に
直結されている。

この発電機３として例えば同期発電機を用いる。

発電機３の固定子３Ｓにはインバータにより周波数変換
を目的とする可変速制御装置８が接続されている。

この可変速制御装置８には起動制御装置９から回転数設
定信号ａが与えられるようになっている。

起動制御装置９には発電機３の回転数を検出する回転検
出器１０からの回転数信号ｂと、燃焼器７の点火を検出
する点火検出器１１からの点火確認信号Ｃと、燃焼器７
の着火を検出する着火検出器１２からの着火確認信号ｄ
とが入力されるようになっている。

また、起動制御装置９は燃焼器７の燃料を点火および着
火する点火装置１３および着火装置１４に対して点火指
令信号ｅ１着火指令信号ｆが各々出力されるようになっ
ている。

発電機３の励磁系は例えばサイリスク励磁方式とし、発
電機３の回転子３Ｒには励磁用トランス１５およびサイ
リスタブリツジ１６を介して励磁電源が与えられるよう
になっている。

サイリスクブリッジ１６のゲートは、起動時においては
起動制御装置９から出力されるゲート制御信号ｇにより
制御され、起動後においては発電機３が発電中は図示し
ない自動電圧調整器からのゲート制御信号により制御さ
れるようになっている。

また発電機３の固定子３Ｓと可変速制御装置８との間お
よびこれらと系統Ｌとの間に開閉器１７−１．１７−２
が接続されており，この開閉器は１７−１．１７−２は
発電機３を直接系統Ｌに接続するか可変速制御装置８に
接続するかを切替るためのものである。

このように構成された起動装置により、第２図の曲線Ｈ
の如く回転数制御を行う。

それにはまず、開閉器１７−２を発電機３が可変速制御
装置８を介して系統Ｌ側に接続されるよう切替える。

つまり開閉器１７−１は開、開閉器１７一２が閉となっ
ているため発電機３は電動機運転となる。

起動指令により起動制御装置９のゲート匍脚信号ｇをサ
イリスタブリッジ１６に与え、サイリスクを点弧させ回
転子３Ｒに励磁を与える。

その後起動制御装置９により、点火回転数Ａに達するま
で回転が上昇するように回転数設定信号ａが可変速制御
装置８に対して供給される。

つまり、サイリスタのゲート角の制御を行なう点火回転
数Ａに達すると、回転数上昇をおさえ、点火回転数Ａを
維持させる。

すなわち可変速制御装置８のサイリスタゲート角が一定
になるように制御する。

これと同時に起動制御装置９から点火装置１３に対して
点火指令信号ｅが与えられる。

これによって燃料に点火し、この点火により点火検出器
１１からの点火確認信号Ｃを一定時間監視し、確実に安
定な点火状態が得られたことを確認し、起動制御装置９
から可変速制御装置８に対して着大回転数Ｂまで昇速す
るように指示が出される。

着火回転数Ｂに達すると、起動制御装置９は回転上昇を
停止させ、着火回転数Ｂを維持させる。

これと同時に、起動制御装置９から着火装置１４に対し
て着火指令信号ｆが与えられる。

これにより着火すると、着火検出器１２からの着火確認
信号ｄを一定時間監視し、確実に安定な着火状態が得ら
れたことを確認し、起動制御装置９は可変速匍御装置８
に対してガスタービン１が自力で立上がれる回転数に達
するまで回転数上昇指令を出す。

ガスタービン１が自力で立上がれるようになれば、もは
や発電機３の電動機運転は不要であるから、開閉器１７
−１．１７−２を切替えて可変速制御装置８を除外し、
起動制御装置９からのゲート制御信号ｇを停止し発動機
３は本来の発電機回路として併入に備える。

前述の過程において、点火指令信号ｅが出て、一定時間
待っても点火確認信号Ｃが起動制御装置９に入力されな
いときは、起動匍脚装置９は点火指令信号ｅを一度リセ
ットし、一定時間後再度点火指令信号ｅを出し、点火操
作を試みる。

このように行うことは着火につまり着火確認信号ｄが起
動制御装置９に入力されないときも同様である。

従って点火又は着火が一度で成功しなくても、複数回点
火操作又は着火操作が繰り返され、さらに前述のごとく
、点火状態又は着火状態が安定してから昇速されるため
、確実に点火、着火が行なわれることになる。

又可変速制御装置８は、回転数を上昇、維持させるばか
りでなく、下降させることももちろん可能であるから、
当初設定した回転数で、何らかの原因により点火、着火
が困難な場合、起動制御装置９からの回転数設定信号ａ
を手動にて制御すれば、その状態における点火又は着火
に対する最適回転数を見出すことができ、必ず起動を成
功させることが可能である。

以上述べたようにこの発明によれば、起動過程において
、ガスタービン発電設備の発電機を任意に回転数の制御
が可能な電動機として運転させ、これによりガスタービ
ンを起動させるようにしたので、別置の始動機やクラッ
チ、トルクコンバータを必要としないため、その分だけ
据付面積を縮小でき、それらの機器はもちろん付属する
補機や制御装置もなくなり保守が容易となる。

また点火および着火が完了するまで点火状態、着火状態
に応じた回転数に維持できるので、複数回点火操作およ
び着火操作ができ、従って起動成効率を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスタービン発電設備の構成図，第２図
はこの発明および従来のガスタービンの起動過程におけ
る速度特性図、第３図はこの発明のガスタービンの起動
装置の一実施例を示す構成図である。 １・・・・・・ガスタービン、２・・・・・・コンプレ
ツサ、３・・・・・・発電機、７・・・・・・燃焼器、
８・・・・・・可変速制御装置、９・・・・・・起動制
御装置、１０・・・・・・回転図検出器，１１・・・・
・・点火検出器、１２・・・・・・着火検出器、１３・
・・・・・点火装置、１４・・・・・・着火装置、１５
・・・・・・励磁用トランス、１６・・・・・・サイリ
スクブリッジ、１７−１．１７−２・・・・・・開閉器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 点火および着火装置を有し、圧縮空気と燃料を混合
   して所定圧力と温度の燃焼ガスを得る燃焼器と、この燃
   暁器の燃焼ガスのエネルギーを回転駆動力に変えるガス
   タービンと、このガスタービンに連結されガスタービン
   の起動過程において電動機として運転可能な発電機と、
   この発電機を電動機として運転する際の回転数を任意に
   制御可能な可変速制御装置と、前記電動機の回転数信号
   を入力し、これが点火回転数になると前記可変速ｔａｅ
   ｔ＋装置に対して前記電動機の昇速を中止する信号を出
   力するとともに、前記点火装置に点火指令を出力し、か
   つ点火装置から点火確認信号を入力したとき前記可変速
   制御装置に対して前記電動機の昇速を開始する信号を出
   力し、この状態で前記電動機の回転数信号が着火回転数
   に達すると前記可変速制御装置に対して前記電動機の昇
   速を中止する信号を出力するとともに、前記着火装置に
   着火指令を出力し、かつ着火装置から着火確認信号を入
   力したとき前記可変速制御装置に対して前記電動機の昇
   速を再開する信号を出力する起動制御装置とを備えたガ
   スタービンの起動装置。