KR101833657B1 - 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치 - Google Patents

가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101833657B1
KR101833657B1 KR1020167019955A KR20167019955A KR101833657B1 KR 101833657 B1 KR101833657 B1 KR 101833657B1 KR 1020167019955 A KR1020167019955 A KR 1020167019955A KR 20167019955 A KR20167019955 A KR 20167019955A KR 101833657 B1 KR101833657 B1 KR 101833657B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drain water
gas turbine
turbine
water discharge
discharge valve
Prior art date
Application number
KR1020167019955A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160102270A (ko
Inventor
신이치 야마자키
히로타카 나카사코
Original Assignee
미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Publication of KR20160102270A publication Critical patent/KR20160102270A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101833657B1 publication Critical patent/KR101833657B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/125—Cooling of plants by partial arc admission of the working fluid or by intermittent admission of working and cooling fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F02C7/185—Cooling means for reducing the temperature of the cooling air or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/602—Drainage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/95—Preventing corrosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304—Spool rotational speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

냉각공기시스템에 고인 물을 가스터빈의 성능 손실을 방지하면서 뺄 수 있다. 즉 압축기(201)의 중간단 또는 출구와 터빈(203)을 접속하여 압축기(201)로부터 추출한 압축공기를 터빈(203)에 공급하는 냉각공기시스템(300)을 구비하고 있고 냉각공기시스템(300)의 도중에 압축공기를 냉각시키는TCA쿨러(열교환기)(303)와, TCA쿨러 (303)의 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브(제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403))를 구비하는 가스터빈(200)의 운전방법으로서 적어도 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간에 상기 드레인수 배출 밸브를 열림 상태로 하고 그 후 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 한다.

Description

가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치{GAS TURBINE OPERATION METHOD AND OPERATION CONTROL DEVICE}
본 발명은 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치에 관한 것이다.
가스터빈은 압축기와 연소기 및 터빈에 의해 구성되어 있다. 압축기는 공기흡입구로부터 들어온 공기를 압축시키는 것에 의해 고온, 고압의 압축공기로 한다. 연소기는 압축공기에 대하여 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온, 고압의 연소가스로 한다. 터빈은 케이싱 내의 통로에 여러 개의 터빈 고정 날개 및 터빈 운동 날개가 교대로 배설되어 구성되어 있고 상기 통로에 공급된 연소가스에 의해 터빈 운동 날개가 구동되는 것에 의해 발전기에 연결된 터빈축을 회전 구동시킨다. 터빈을 구동시킨 연소가스는 배기가스로서 대기에 방출된다.
종래에는 예를 들면 특허문헌1에 기재된 가스터빈은 압축기로 압축된 압축공기를 꺼내서 열교환기(TCA쿨러)에 의해 냉각시킨 다음 터빈측의 터빈 운동 날개에 공급하여 해당 터빈 운동 날개를 냉각시키는 냉각공기시스템(냉각공기공급수단)이 개시되어 있다.
또한 예를 들면 특허문헌2에 기재된 가스터빈시스템은 액체가 분무된 공기를 압축하는 압축기의 단간(段間) 및 토출부에 드레인 회수 배관을 접속하여 액체 드레인을 기계 밖에 배출하는 것이 개시되어 있다.
일본특허공개 제2007-146787호 공보 일본특허공개 제2012-154290호 공보
특허문헌 1에 개시되는 냉각공기시스템에서는 열교환기의 출구측에 물이 고여서 녹이 발생할 가능성이 있다. 그리고 이 녹이 냉각공기의 흐름에 의해 옮겨져서 터빈측에 반입되는 것은 바람직하지 않다. 또한 특허문헌 2에 개시되는 드레인 회수배관은 액체가 분무된 공기를 압축하는 압축기를 구비하는 가스터빈시스템에 적용된 것이지만 이 드레인 회수배관을 가스터빈의 운전 중에 상시 사용하면 압축기로부터 꺼낸 압축공기도 빠져버려서 가스터빈의 성능 손실에 미치게 될 우려가 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서 냉각공기시스템에 고인 물을 가스터빈의 성능 손실을 방지하면서 빼낼 수 있는 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스터빈 운전방법은 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기로부터 추출한 압축공기를 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 구비하고 있고 상기 냉각공기시스템의 도중에 상기 압축공기를 냉각시키는 열교환기와, 상기 열교환기의 상기 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브를 구비하는 가스터빈의 운전방법으로서 적어도 상기 가스터빈 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간에 상기 드레인수 배출 밸브를 열림 상태로 하고 그 후 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하는 것을 특징으로 한다.
가스터빈 기동 전은 냉각공기시스템에 구비된 열교환기 자체와 그 냉매의 온도는 낮은 상태이다. 여기서 가스터빈이 기동하면, 압축기로부터 추출된 압축공기가 냉각공기시스템을 통하여 열교환기에 공급되는데 이 때 열교환기 자체나 냉매의 온도가 낮음으로 인하여 압축공기의 온도가 대폭으로 저하되어 드레인이 다량으로 발생한다. 그 후 열교환기 자체나 냉매의 온도가 상승하는 것에 의해 드레인의 발생량은 감소된다. 발명자들은 가스터빈의 기동 시퀀스에 따른 정격속도 도달 직후에 대량의 드레인이 발생하는 것을 발견하였다. 따라서 이 가스터빈의 운전방법에 의하면 대량으로 발생한 드레인이 고여있는 시기에 한정하여 드레인수 배출 밸브를 열림 상태로 하여 냉각공기시스템의 물을 배출시킬 수 있다. 그러므로 냉각공기시스템에서의 녹의 발생을 방지할 수 있는 동시에 소정 기간을 초과한 경우에 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하기 때문에 냉각공기시스템에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈의 성능 손실을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 운전방법에서는 상기 가스터빈의 기동에 따른 정격속도 도달 후에 상기 열교환기의 출구 온도가 상승하여 설정 온도에 도달하는 시점을 상기 소정 기간의 끝으로 하는 것을 특징으로 한다.
설정 온도는 결로(結露)에 의한 드레인수의 발생이 멈추는 시점의 온도로 할 수 있다. 따라서 열교환기의 출구 온도에 근거하여 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 함으로써 냉각공기시스템에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈의 성능 손실을 방지하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 운전방법에서는 상기 가스터빈의 기동 개시로부터 설정 시간이 경과한 시점을 상기 소정 기간의 끝으로 하는 것을 특징으로 한다.
설정 시간은 가스터빈의 기동 개시로부터 결로에 의한 드레인수의 발생이 멈추는 시점까지의 경과 시간으로 할 수 있다. 따라서 가스터빈의 기동 개시로부터의 설정 시간에 기초하여 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 함으로써 냉각공기시스템에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈의 성능 손실을 방지하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 운전방법에서는 상기 가스터빈 정지 시는 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하고 상기 가스터빈의 기동 개시 후에 상기 드레인수 배출 밸브를 열림 상태로 하는 것을 특징으로 한다.
예를 들면 드레인수 배출 밸브를 설치한 배관이 다른 설비로부터 배출되는 드레인수가 함께 저류(貯留)되는 드레인피트에 접속되어 있는 경우에는 가스터빈 정지 시에 배관을 통하여 다른 설비로부터 수분이 보내져서 냉각공기시스템에 들어가기에 냉각공기시스템에 녹이 발생할 우려가 있다. 따라서 가스터빈 정지 시에는 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하고 가스터빈 기동 개시 후에 드레인수 배출 밸브를 열림 상태로 함으로써 가스터빈 정지 시에 냉각공기시스템에 수분이 들어가는 사태를 방지할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스터빈 운전제어장치는 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기로부터 추출한 압축공기를 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 구비하고 있고 상기 냉각공기시스템의 도중에 상기 압축공기를 냉각시키는 열교환기와, 상기 열교환기의 상기 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브를 구비하는 가스터빈 운전제어장치로서 상기 가스터빈의 기동에 따른 정격속도 도달의 후의 소정 기간을 검출하고 적어도 상기 소정 기간에 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하고 상기 소정 기간을 초과한 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 한다.
가스터빈 기동 전은 냉각공기시스템에 구비된 열교환기 자체와 그 냉매의 온도는 낮은 상태이다. 여기서 가스터빈이 기동하면 압축기로부터 추출된 압축공기가 냉각공기시스템을 통하여 열교환기에 공급되는데 이 때 열교환기 자체나 냉매의 온도가 낮음으로 인하여 압축공기의 온도가 대폭으로 저하되어 드레인이 다량으로 발생한다. 그 후 열교환기 자체나 냉매의 온도가 상승하는 것에 의해 드레인의 발생량은 감소된다. 발명자들은 가스터빈의 기동 시퀀스에 따른 정격속도 도달 직후에 다량의 드레인이 발생하는 것을 발견하였다. 따라서, 이 가스터빈의 운전제어장치에 의하면 대량으로 발생한 드레인이 고여있는 시기에 한정하여 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하여 냉각공기시스템의 물을 배출시킬 수 있다. 그러므로 냉각공기시스템에서의 녹의 발생을 방지할 수 있는 동시에 소정 기간을 초과한 경우에 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하기 때문에 냉각공기시스템에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈의 성능 손실을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 운전제어장치에서는 상기 열교환기의 출구 온도를 검출하고 해당 출구 온도가 상승하여 설정 온도에 도달했을 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 한다.
설정 온도는 결로에 의한 드레인수의 발생이 멈추는 시점의 온도로 할 수 있다. 따라서 열교환기의 출구 온도에 기초하여 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것에 의해 냉각공기시스템에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈의 성능 손실을 방지하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 운전제어장치에서는 상기 가스터빈의 기동 개시로부터의 경과 시간을 검출하고 해당 경과 시간이 미리 설정된 설정 시간이 되었을 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 한다.
설정 시간은 가스터빈의 기동 개시부터 결로에 의한 드레인수의 발생이 멈추는 시점까지의 경과 시간으로 할 수 있다. 따라서 가스터빈의 기동 개시로부터의 설정 시간에 기초하여 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것에 의해 냉각공기시스템에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈의 성능 손실을 방지하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 운전제어장치에서는 상기 가스터빈의 정지 및 기동 개시를 검출하고, 정지 시에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하고 기동 개시 후에 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하는 것을 특징으로 한다.
예를 들면 드레인수 배출 밸브를 설치한 배관이 다른 설비로부터 배출되는 드레인수가 함께 저류되는 드레인피트에 접속되어 있는 경우는 가스터빈 정지 시에 배관을 통하여 다른 설비로부터 수분이 보내져 냉각공기시스템에 들어가기에 냉각공기시스템에 녹이 발생할 우려가 있다. 따라서 가스터빈 정지 시는 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하고 가스터빈 기동 개시 후에 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하는 것에 의해 가스터빈 정지 시에 냉각공기시스템에 수분이 들어가는 사태를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면 냉각공기시스템에 고인 물을 가스터빈의 성능 손실을 방지하면서 뺄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈의 운전제어장치의 개략구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈의 운전제어장치가 적용되는 가스터빈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈의 운전제어장치가 적용되는 가스터빈에 따른 냉각공기시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈의 운전제어장치가 적용되는 가스터빈에 따른 냉각공기시스템의 다른 예의 개략구성도이다.
도 5는 공기의 압력과 노점(露点)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 가스터빈에 따른 시간에 대한 가스터빈 부하, 터빈축 회전수 및 열교환기 출구 온도를 나타내는 그래프이다.
이하 본 발명에 관한 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 한편 이 실시형태에 의해 이 발명이 한정되는 것이 아니다. 또한 하기 실시형태의 구성 요소에는 당업자가 치환가능한 동시에 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
도 1은 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전 설비의 개략구성도이고, 도 2는 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전 설비에서의 가스터빈의 구성도이고, 도 3은 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전 설비에 따른 냉각공기시스템의 구성도이다. 또한 도 4는 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전 설비의 다른 예의 개략구성도이다. 또한 도 5는 공기의 압력과 노점의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 6은 가스터빈에 따른 시간에 대한 가스터빈 부하, 터빈축 회전수 및 열교환기 출구 온도를 나타내는 그래프이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 가스터빈 발전설비(1)는 발전기(100)와, 가스터빈(200)과, 냉각공기시스템(300)과, 드레인수 배출 시스템(400)을 가진다.
발전기(100)는 구동축(101)이 후술하는 가스터빈(200)의 터빈축(204)에 접속되고 터빈축(204)의 회전 동력이 부여되는 것에 의해 발전을 진행한다. 한편 발전기(100)는 가스터빈(200)의 기동 시에 터빈축(204)에 회전 동력을 부여하는 기동용 전동기로서도 사용된다.
가스터빈(200)은 압축기(201)와 연소기(202)와 터빈(203)을 구비하고 있다. 이 가스터빈(200)은 압축기(201), 연소기(202) 및 터빈(203)의 중심부에 터빈축(204)이 관통하여 배치되어 있다. 압축기(201), 연소기(202) 및 터빈(203)은 터빈축(204)의 축심(R)을 따라 공기 흐름의 앞측으로부터 후측을 향하여 순서대로 병렬 설치되어 있다. 또한 이하의 설명에서 터빈축 방향은 축심(R)에 평행되는 방향을 가리키고 터빈 주방향은 축심(R)을 중심으로 한 주방향을 가리킨다.
압축기(201)는 공기를 압축하여 압축공기로 하는 장치다. 도 2에 나타내는 바와 같이 압축기(201)는 공기를 흡입하는 공기흡입구(211)를 가진 압축기 케이싱(212) 내에 압축기 고정 날개(213) 및 압축기 운동 날개(214)가 설치되어 있다. 압축기 고정 날개(213)는 압축기 케이싱(212)측에 안장되어 터빈 주방향으로 여러 개 병렬 설치되어 있다. 또한 압축기 운동 날개(214)는 터빈축(204)측에 안장되어 터빈 주방향으로 여러 개 병렬 설치되어 있다. 이들 압축기 고정 날개(213)와 압축기 운동 날개(214)는 터빈 축방향을 따라 교대로 설치되어 있다.
연소기(202)는 도 2에 나타내는 바와 같이 압축기(201)로 압축된 압축공기에 대하여 연료를 공급함으로써 고온 고압의 연소가스를 생성시키는 장치다. 연소기(202)는 연소통으로서 압축공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 내통(221)과, 내통(221)으로부터 연소가스를 터빈(203)에 인도하는 미통(尾筒)(222)과, 내통(221)의 외주를 덮고 압축기(201)로부터의 압축공기를 내통(221)에 인도하는 공기통로(225)를 이루는 외통(223)을 가지고 있다. 이 연소기(202)는 터빈 차실을 이루는 연소기 케이싱(224)에 대하여 터빈 주방향으로 여러 개(예를 들면 16개) 병렬 설치되어 있다.
터빈(203)은 도 2에 나타내는 바와 같이 연소기(202)에서 연소된 연소가스에 의해 회전 동력을 생성하는 장치이다. 터빈(203)은 터빈 케이싱(231) 내에 터빈 고정 날개(232) 및 터빈 운동 날개(233)가 설치되어 있다. 터빈 고정 날개(232)는 터빈 케이싱(231)측에 안장되어 터빈 주방향으로 여러 개 병렬 설치되어 있다. 또한 터빈운동 날개(233)는 터빈축(204) 측에 안장되어 터빈 주방향으로 여러 개 병렬 설치되어 있다. 이들 터빈 고정 날개(232)와 터빈 운동 날개(233)는 터빈축방향을 따라 교대로 설치되어 있다. 또한, 터빈 케이싱(231)의 후측에는 터빈(203)에 연속되는 배기디퓨저(234a)를 가진 배기실(234)이 설치되어 있다.
터빈축(204)은 압축기(201)측의 단부가 베어링부(241)에 의해 지지되고 배기실(234)측의 단부가 베어링부(242)에 의해 지지되어 축심(R)을 중심으로 하여 회전 자재로 설치되어 있다. 그리고 터빈축(204)은 압축기(201)측의 단부에 발전기(100)의 구동축(101)이 연결되어 있다.
이러한 가스터빈(200)은 압축기(201)의 공기흡입구(211)로부터 들어간 공기가 여러 개의 압축기 고정 날개(213)와 압축기 운동 날개(214)를 통과하여 압축됨으로써 고온 고압의 압축공기로 된다. 이 압축공기에 대하여 연소기(202)에서 연료가 혼합되어 연소되는 것에 의해 고온 고압의 연소가스가 생성된다. 그리고 이 연소가스가 터빈(203)의 터빈 고정 날개(232)와 터빈 운동 날개(233)를 통과하는 것에 의해 터빈축(204)이 회전 구동되고 이 터빈축(204)에 연결된 발전기(100)에 회전 동력을 부여하는 것에 의해 발전을 진행한다. 그리고 터빈축(204)을 회전 구동시킨 후의 배기가스는 배기실(234)의 배기디퓨저(234a)를 경과하여 배기가스로서 대기에 방출된다.
냉각공기시스템(300)은 상술한 가스터빈(200)에 설치되고 압축기(201)로부터 추출한 압축공기를 터빈(203)에 공급한다.
냉각공기시스템(300)에 관한 구성에 대하여 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이 상술한 가스터빈(200)에서 터빈축(204)은 중간축(250)에 여러 개의 터빈디스크(251) 등이 연결볼트(252)에 의해 일체로 연결되어 형성되고 각 베어링부(241), (242)에 의해 회전 자재로 지지되어 있다. 터빈디스크(251)는 그 외주부에 터빈 운동 날개(233)가 안장되어 있다. 터빈 운동 날개(233)는 터빈디스크(251)의 외주 단부에 터빈 주방향을 따라 고정되는 여러 개의 익근부(翼根部)(233a)와, 각 익근부(233a)를 연결하는 플랫폼(platform)(233b)과, 플랫폼(233b)의 외주면에 주방향으로 균등한 간격으로 고정되는 여러 개의 운동 날개부(233c)로 구성되어 있다.
그리고 터빈축(204)의 외주변에 터빈 주방향을 따라 링 형상을 이루는 중간축 커버(253)가 장착되어 있고 이 중간축 커버(253)의 외주에서 연소기 케이싱(224) 내에 여러 개의 연소기(202)의 외측에 터빈 차실(254)이 구획되어 있다. 한편, 연소기(202)는 미통(222)이 터빈(203)에서 터빈 주방향을 따라 환형상으로 형성된 연소가스통로(255)에 연통되어 있다. 연소가스통로(255)는 여러 개의 터빈 고정 날개(232) 및 여러 개의 터빈 운동 날개(233)(운동 날개부(233c))가 터빈축방향을 따라 교대로 배설되어 있다.
터빈축(204)은 터빈디스크(251)에 터빈축방향을 따라 설치되어서 압축기(201)측이 입구부로서 개구된 냉각공기공급구멍(256)이 형성되어 있다. 냉각공기공급구멍(256)은 터빈축방향을 따라 형성되어 있는 동시에 각 터빈디스크(251)를 개재하여 각 터빈 운동 날개(233)의 내부에 설치된 냉각구멍(미도시) 에 통하고 있다. 그리고 냉각공기공급구멍(256)의 입구부의 주변에 중간축 커버(253) 내에 터빈 주방향을 따라 링형상을 이루는 실링(Seal Ring)보지환(257)이 설치되어 있다. 실링보지환(257)은 그 외주면측에서 터빈축방향의 각 단부를 중간축커버(253)의 내주부에 밀착하여 장착되고 터빈축방향의 중앙에서 중간축커버(253)와의 사이에 터빈 주방향을 따라 공간부(262)가 구획되어 있다. 또한, 실링보지환(257)은 그 내주면측에서 실링보지환(257)의 내주면과 터빈축(204)의 외주면 사이의 틈새를 봉인하는 여러 개의 실(seal)(258), (259), (260), (261)이 설치되어 있다. 그리고 중간축커버(253)와 실링보지환(257) 사이에 구획된 공간부(262)는 실링보지환(257)에 형성된 관통 구멍(263)을 통하여 냉각공기공급구멍(256)의 입구부에 통하고 있다.
연소기 케이싱(224)에는 터빈 차실(254)에 대하여 외부에 통하도록 냉각공기시스템(300)을 이루는 냉각공기배관(301)의 일단측이 접속되어 있다. 구체적으로 냉각공기배관(301)의 일단측은 도 1에 나타내는 바와 같이 1개로 하고 도 3에 나타내는 바와 같이 연소기 케이싱(224)에 형성된 1개의 접속부(302)에 대하여 접속된다. 또한 냉각공기배관(301)은 도 1에 나타내는 바와 같이 그 타단측이 여러 개(도 1에서는 4개)로 분기되어 형성되고 각각 연소기 케이싱(224)을 관통하여 중간축커버(253)에 안장되고 공간부(262)를 통하여 냉각공기공급구멍(256)에 대하여 통하고 있다. 또한 냉각공기배관(301)은 그 도중에 열교환기인 TCA쿨러(303)가 설치되어 있다. TCA쿨러(303)는 냉각공기배관(301)의 일단측에 접속되는 입구 헤더(303a)와, 냉각공기배관(301)의 타단측에 접속되는 출구 헤더(303b)가 열교환부(303c)에 설치되고 입구 헤더(303a)로부터 공급되는 압축공기를 열교환부(303c)에서 냉매와 열교환시키고 열교환 후의 압축공기를 출구 헤더(303b)로부터 배출시킨다. 일반적으로 이 TCA쿨러(303)는 도 1에 나타내는 바와 같이 가스터빈(200) 등이 수용되어 있는 가스터빈 발전 설비(1)의 건물(1a)의 밖에 배치되어 있기 때문에 냉각공기배관(301)은 건물(1a)의 밖으로 인출되어 TCA쿨러(303)에 접속되는 동시에 TCA쿨러(303)로부터 다시 건물(1a)에 되돌아가는 구성을 취한다. 그리고 도 1에 나타내는 바와 같이 냉각공기배관(301)은 그 도중에서 TCA쿨러(303)보다도 타단측에 필터(304)가 설치되어 있다.
가스터빈(200)의 운전 시에는 가스터빈(200)의 압축기(201)로 압축된 압축공기가 터빈 차실(254)에 공급된다. 이 압축공기가 터빈 차실(254)로부터 연소기(202)에 인도되고 연소기(202)에서 고온 고압의 연소가스가 생성되고 미통(222)을 경과하여 연소가스 통로(255)에 흘러 들어 터빈(203)에 보내진다. 냉각공기시스템(300)은 압축기(201)의 출구로 통하는 터빈 차실(254)에 공급된 압축공기의 일부가 냉각공기배관(301)의 일단측으로부터 추출되고 냉각공기배관(301)의 타단측으로부터 공간부(262)를 경과하여 관통 구멍(263)을 통하여 터빈(203)측인 냉각공기공급구멍(256)에 공급되고 각 터빈 운동 날개(233)의 냉각 구멍을 통과한다. 냉각공기배관(301)을 통과하는 압축공기는 TCA쿨러(303)에 의해 냉각되고 동시에 필터(304)에 의해 이물이 제거되어 각 터빈 운동 날개(233)에 도달하고 각 터빈 운동 날개(233)를 냉각시킨다.
그런데 상술한 냉각공기시스템(300)은 압축기(201)의 출구로부터 압축공기를 추출하여 터빈(203)측에 공급하는 시스템인데 기타 냉각공기시스템에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다. 도 4는 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전 설비의 다른 예의 개략구성도이고 냉각공기시스템의 다른 예를 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이 냉각공기시스템(500)은 압축기(201)의 중간단으로부터 압축공기를 추출하여 터빈(203)측에 공급한다.
상술한 가스터빈(200)에서 도 2에 나타내는 바와 같이 압축기(201)는 압축기 케이싱(212)에 따른 압축기 고정 날개(213)의 위치 외측에 압축기 케이싱(212)의 내부와 연통하는 동시에 터빈 주방향을 따라 환형상으로 형성된 압축기 추출실(215)이 설치되어 있다. 또한 터빈(203)은 연소기 케이싱(224)에 따른 터빈 고정 날개(232)의 위치 외측에 터빈 주방향을 따라 환형상으로 형성된 터빈 익환(翼環) 캐비티(235)가 설치되어 있다. 터빈 익환 캐비티(235)는 각 터빈 고정 날개(232)의 내부에 설치된 냉각구멍(미도시) 에 통하고 있다.
압축기 추출실(215)에는 도 4에 나타내는 바와 같이 냉각공기시스템(500)을 이루는 냉각공기배관(501)의 일단측이 접속되어 있다. 또한 냉각공기배관(501)은 그 타단측이 터빈 익환 캐비티(235)에 접속되어 있다. 또한 냉각공기배관(501)은 그 도중에 열교환기인 TCA쿨러(503)가 설치되어 있다. TCA쿨러(503)는 냉각공기배관(501)의 일단측에 접속되는 입구 헤더(503a)와, 냉각공기배관(501)의 타단측에 접속되는 출구 헤더(503b)가 열교환부(503c)에 설치되고 입구 헤더(503a)로부터 공급되는 냉각 대상과 열교환부(503c)에서 열교환을 행하고 열교환 후의 냉각 대상을 출구 헤더(503b)로부터 배출시킨다. 이 TCA쿨러(503)는 열교환 효율의 향상을 도모하기 위하여 도 4에 나타내는 바와 같이 가스터빈(200) 등이 수용되어 있는 가스터빈 발전 설비(1)의 건물(1a)의 밖에 배치되어 있고 냉각공기배관(501)이 건물(1a)의 밖에 인출되어 TCA쿨러(503)에 접속되어 있다. 또한 도 4에 나타내는 바와 같이 냉각공기배관(501)은 그 도중에서 TCA쿨러(503)보다도 타단측에 필터(504)가 설치되어 있다. 이 필터(504)도 가스터빈 발전 설비(1)의 건물(1a)의 밖에 배치되어 있다.
따라서 냉각공기시스템(500)은 가스터빈(200)의 압축기(201)로 압축된 압축공기가 압축기추출실(215)로부터 냉각공기배관(501)의 일단측에서 추출 되어 냉각공기배관(501)의 타단측으로부터 터빈 익환 캐비티(235)를 경과하여 각 터빈 고정 날개(232)의 냉각 구멍을 통과한다. 냉각공기배관(501)을 통과하는 압축공기는 TCA쿨러(503)에 의해 냉각되고 동시에 필터(504)에 의해 압축기추출실(215)로부터 반입되는 이물이 제거되어서 각 터빈 고정 날개(232)에 도달하고 각 터빈 고정 날개(232)를 냉각시킨다.
드레인수 배출 시스템(400)은 냉각공기시스템(300), (500)으로부터 드레인수를 배출하는 시스템이다. 드레인수는 고온 고압의 압축공기를 TCA쿨러(303)에 의해 온도를 낮추었을 때에 대기 중의 수분이 결로하여 발생하고 TCA쿨러(303)의 출구 헤더(303b)에 고이기 쉽다. 또한 드레인수는 TCA쿨러(303)의 출구 헤더(303b)에 고인 드레인수의 일부가 냉각공기배관(301), (501)에서 압축 공기의 흐름에 따라서 보내져서 필터(304)의 케이싱 등의 냉각공기시스템 중에서 낮아진 위치에 고이기 쉽다. 이 때문에 드레인수 배출 시스템(400)은 도 1이나 도 4에 나타내는 바와 같이 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)에 드레인수 배출 배관(401)이 접속되어 있다. 특히 본 실시형태에서 드레인수 배출 배관(401)은 TCA쿨러(303)의 출구 헤더(303b)에 접속되어 있다. 또한 냉각공기시스템(300), (500)에 필터(304), (504)가 설치되어 있는 경우에 드레인수 배출 배관(401)은 필터(304), (504)의 케이싱에 접속되어 있다. 이 드레인수 배출 배관(401)은 드레인수 배출 밸브가 설치되어 있다. 드레인수 배출 밸브는 1개라도 되지만 안전 때문에 드레인수 배출 배관(401)을 따라 병설된 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 설치해도 된다. 또한 드레인수 배출 배관(401)은 드레인수가 저류되는 드레인피트(미도시)에 접속되어 있다. 드레인피트는 해당 드레인수 배출 배관(401)이 전용으로 접속되고 있는 것이나 다른 설비로부터 배출되는 드레인수도 함께 저류되는 것이 있다.
또한 드레인수 배출 시스템(400)은 가스터빈(200)을 운전할 때에 드레인수 배출 밸브(제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403))의 개폐를 제어하는 가스터빈(200)의 운전제어장치인 제어장치(404)를 가진다. 제어장치(404)는 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)에 따른 압축공기의 온도(TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도)를 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)에 설치된 온도계측기(405)로부터 취득한다. 또한, 제어장치(404)는 가스터빈(200)의 기동 개시를 가스터빈(200)측의 제어장치(미도시)로부터 취득한다. 또한 제어장치(404)는 가스터빈(200)의 기동 개시로부터의 경과 시간을 가스터빈(200)측의 제어장치(미도시)로부터 취득한다.
또한 제어장치(404)는 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어하기 위하여 도 5 및 도 6에 나타내는 TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도에 따른 설정 온도α나 도 6에 나타내는 가스터빈(200)의 기동 개시로부터의 경과 시간인 설정 시간β가 미리 설정되어 있다.
설정 온도α에 대하여 설명한다. 도 5에 실선으로 나타내는 곡선은 소정 습도의 공기를 압축한 경우의 노점 변화를 나타낸다. 여기로부터 공기를 압축하는 것에 의해 노점이 상승함을 알 수 있다. 또한 도 5에 나타내는 점A, 점B, 점C를 연결하는 파선은 가스터빈(200)의 기동 시퀸스에 따른 TCA쿨러(303), (503)의 출구조건이다. 점A는 가스터빈의 기동 개시시이고 점B는 정격회전속도 도달시이다. 점A로부터 점B의 사이에서는 압축기(201)의 회전수 증가에 의해 압축공기의 압력은 증대하지만 TCA쿨러(303), (503)자체의 온도나 TCA쿨러(303), (503)에 공급되는 냉매의 온도가 낮기 때문에 TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도는 그다지 상승하지 않는다. 그 때문에 TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도가 노점 온도를 밑돌고 결로가 생겨서 드레인수가 발생한다. 그 후 가스터빈(200)을 병입하여 부하가 상승해가면 압축공기의 압력이 상승하는 동시에 TCA쿨러(303), (503) 자체의 온도나 TCA쿨러(303), (503)에 공급되는 냉매의 온도가 상승하기 때문에 TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도도 상승한다. 그리고 TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도가 노점 온도를 초과한 점C 이후에는 결로가 생기지 않게 된다. 즉 TCA쿨러(303), (503)의 출구 조건이 도 5에 나타내는 실선보다 아래 영역에 있을 때 TCA쿨러(303), (503)의 출구에서 결로가 생겨서 드레인수가 고이게 된다. 특히 정격회전속도 도달시(점B)의 부근에서는 TCA쿨러(303), (503)의 출구 온도는 그 압력에 따른 노점을 크게 밑돌고 있고 대량의 드레인이 발생한다. 또한 노점 온도는 대기 온도에 따라 변동하기 때문에 제어장치(404)에서는 대기 온도에 따라 설정 온도α가 설정되어 있다.
설정 시간β에 대하여 설명한다. 도 6에서 횡축은 시간이고 실선은 터빈축(204)의 회전속도를 나타내고 파선은 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도(출구 온도)를 나타내고 일점쇄선은 가스터빈(200)의 부하를 나타내고 있다. 터빈축(204)의 회전 속도는 가스터빈(200)의 정지(터빈 정지 또는 터닝 상태)로부터의 기동 시(점A)에 기동용 전동기에 의해 회전 동력이 부여되어서 상승하고 일정 속도의 퍼지 운전을 경과한 후 기동용 전동기에 의해 다시 상승하는 과정에서 연소기(202)가 착화되어서 터빈(203)이 자립 운전할 수 있게 되고 기동용 전동기가 절단되고 점D에서 무부하의 정격 속도(예를 들면 3600rpm)로 된다. 그리고 가스터빈(200)은 점D의 후에 발전기(100)가 병입되고 터빈축(204)의 회전속도를 정격속도로 유지하면서 부하가 상승한다. 그리고 가스터빈(200)의 부하가 상승하는 과정에서 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도(출구 온도)가 설정 온도α에 도달한다. 이 가스터빈(200)의 기동 시에 기동 시의 점A로부터 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도가 상승하고 설정 온도α에 도달할 때까지의 경과 시간을 설정 시간β로 한다. 또한 가스터빈(200)을 정지 시킬 경우에는 터빈축(204)의 회전 속도를 정격 속도로 유지한 상태에서 발전기(100)를 해열하는 동시에 부하를 저하시키고 그 후에 연소기(202)에로의 연료 공급을 정지 시킨다.
그리고 제어장치(404)는 필요에 따라 드레인수 배출 밸브(제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403))를 개폐 제어하는 것에 의해 드레인수를 배출한다. 구체적으로 제어장치(404)는 도 6에 나타내는 바와 같이 가스터빈(200)의 정지로부터의 기동 시(점A)에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 개방 제어한다. 그리고 제어장치(404)는 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달(점D) 후에 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도가 상승하여 설정 온도α에 도달했을 경우에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어한다. 제어장치(404)는 이 폐쇄 제어를 다음 가스터빈(200)의 정지로부터의 기동 시(점A)까지 유지한다.
또한 상술한 설정 온도α에 기초한 제어장치(404)의 제어에서 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도(출구 온도)가 설정 온도α에 도달한 시점에서 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어하고 있는데 설정 온도α에 도달하기 전에 발생한 드레인수를 확실하게 배출시키기 위하여 설정 온도α에 얼마간 여유를 가진 온도x를 가한 설정 온도α+x에 도달했을 경우에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어하여도 된다.
또한 제어장치(404)는 도 6에 나타내는 바와 같이 가스터빈(200)의 정지로부터의 기동 시(점A)에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 개방 제어하고 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달(점D) 후에 가스터빈(200)의 기동 개시로부터 설정 시간β가 경과한 경우에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어하여도 된다. 제어장치(404)는 이 폐쇄 제어를 다음의 가스터빈(200)의 정지로부터의 기동 시(점A)까지 유지한다.
또한 상술한 설정 시간β에 기초하는 제어장치(404)의 제어에서 가스터빈(200)의 기동 개시로부터 설정 시간β가 경과한 시점에서 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어하고 있는데 설정 시간β의 경과전에 발생한 드레인수를 확실하게 배출시키기 위하여 설정 시간β에 얼마간 여유를 가진 시간y를 가한 설정 시간 β+y를 경과한 경우에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 제어하여도 된다.
그런데 상술한 바와 같이 제어장치(404)는 가스터빈(200)의 기동(점A)으로부터 설정 온도α 또는 설정 시간β로 될 때까지 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 개방 제어하고 있지만 이뿐만은 아니다. 드레인수는 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달 후에 가장 많이 발생하고 동시에 가스터빈(200)의 기동에 따른 부하 상승 개시 후에 발생이 끝난다. 이 때문에 제어장치(404)는 적어도 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 개방 제어한다. 소정 기간의 종료 시점은 결로의 발생이 멈추어서 고여있는 모든 드레인수를 배수할 수 있는 시점이면 된다. 예를 들면 소정 기간의 시작을 상술한 가스터빈(200)의 기동 시(점A)나 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달시(점D)로 하고 소정 기간의 끝을 상술한 설정 온도α(α+x)로 된 시점이나 설정 시간β(β+y)를 경과한 시점으로 할 수 있다. 또한 소정 기간의 시작을 상술한 설정 온도α로 된 시점이나 설정 시간β를 경과한 시점으로 해도 되고 설정 온도α로 된 시점을 지나간 때나 설정 시간β를 경과한 시점을 지나간 때여도 되고 소정 기간의 끝을 미리 시험 등으로 구한 모든 드레인수의 배출 소요 시간이 경과된 때로 해도 된다.
즉 본 실시형태에서 가스터빈(200)의 운전방법은 압축기(201)의 중간단 또는 출구와 터빈(203)을 접속하여 압축기(201)로부터 추출한 압축공기를 터빈(203)에 공급하는 냉각공기시스템(300), (500)을 구비하고 있고 냉각공기시스템(300), (500)의 도중에 압축공기를 냉각시키는 TCA쿨러(열교환기) (303), (503)와, TCA쿨러(303), (503)의 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브(제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403))를 구비하는 가스터빈(200)의 운전방법으로서 적어도 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간에 드레인수 배출 밸브를 열림 상태로 하고 그 후 소정기간을 초과한 경우에 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 한다.
가스터빈(200)의 기동 전은 냉각공기시스템(300), (500)에 구비된 TCA쿨러(303), (503) 자체와 그 냉매의 온도는 낮은 상태이다. 여기서 가스터빈(200)이 기동하면 압축기(201)로부터 추출된 압축공기가 냉각공기시스템(300), (500)을 통하여 TCA쿨러(303), (503)에 공급되는데 이 때 TCA쿨러(303), (503)자체나 냉매의 온도가 낮은 것에 의해 압축공기의 온도가 대폭으로 저하하여 드레인이 다량으로 발생한다. 그 후 TCA쿨러(303), (503)자체나 냉매의 온도가 상승하는 것에 의해 드레인의 발생량은 감소된다. 발명자들은 가스터빈(200)의 기동 시퀀스에 따른 정격속도 도달 직후에 대량의 드레인이 발생함을 발견하였다. 따라서 이 가스터빈(200)의 운전방법에 의하면 대량으로 발생한 드레인이 고여있는 시기에 한정하여 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 열림 상태로 하여 냉각공기시스템(300), (500)의 드레인수를 배출시킬 수 있다. 그러므로 냉각공기시스템(300), (500)에 서의 녹의 발생을 방지할 수 있는 동시에 소정 기간을 초과했을 경우에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 상태로 하기 때문에 냉각공기시스템(300), (500)에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈(200)의 성능 손실을 방지할 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈(200)의 운전방법에서는 가스터빈(200)의 기동에 따른 정격속도 도달 후에 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도가 상승하여 설정 온도α에 도달하는 시점을 소정 기간의 끝으로 한다.
설정 온도α는 결로에 의한 드레인수의 발생이 멈추는 시점의 온도로 할 수 있다. 따라서 TCA쿨러(303), (503)의 출구 헤더(303b), (503b)의 온도에 기초하여 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 상태로 함으로써 냉각공기시스템(300), (500)에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈(200)의 성능 손실을 방지하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈(200)의 운전방법에서는 가스터빈(200)의 기동 개시로부터 설정 시간β가 경과한 시점을 소정 기간의 끝으로 한다.
설정 시간β는 가스터빈(200)의 기동 개시부터 결로에 의한 드레인수의 발생이 멈추는 시점까지의 경과 시간으로 할 수 있다. 따라서 가스터빈(200)의 기동 개시로부터의 설정 시간β에 기초하여 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 상태로 함으로써 냉각공기시스템(300), (500)에 보내진 압축공기가 빠지는 것을 억제하고 가스터빈(200)의 성능 손실을 방지하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈(200)의 운전방법에서는 가스터빈(200)의 정지 시는 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 상태로 하고 가스터빈(200)의 기동 개시 후에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 열림 상태로 한다.
예를 들면 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 설치한 드레인수 배출 배관(401)이 다른 설비로부터 배출되는 드레인수가 함께 저류되는 드레인피트에 접속되어 있는 경우는 가스터빈(200)의 정지 시에 드레인수 배출 배관(401)을 통하여 다른 설비로부터 수분이 보내져 냉각공기시스템(300), (500)에 들어가는 것에 의해 냉각공기시스템(300), (500)에 녹이 발생할 우려가 있다. 따라서 가스터빈(200)의 정지 시는 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 폐쇄 상태로 하고 가스터빈(200)의 기동 개시 후에 제1 드레인수 배출 밸브(402) 및 제2 드레인수 배출 밸브(403)를 열림 상태로 함으로써 가스터빈(200)의 정지 시에 냉각공기시스템(300), (500)에 수분이 들어가는 사태를 방지할 수 있다.
200 가스 터빈
201 압축기
203 터빈
300, 500 냉각공기계통
303, 503 TCA쿨러(열교환기)
303b, 503b 출구 헤더
400 드레인수 배출 시스템
401 드레인수 배출 배관
402 제1 드레인수 배출 밸브
403 제2 드레인수 배출 밸브
404 제어장치
α 설정 온도
β 설정 시간

Claims (10)

  1. 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기로부터 추출한 압축공기를 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 구비하고 있고 상기 냉각공기시스템의 도중에 상기 압축공기를 냉각하는 열교환기와, 상기 열교환기의 상기 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브를 구비하는 가스터빈의 운전방법으로서,
    적어도 상기 가스터빈 기동에 따른 정격속도 도달 시점부터 상기 정격속도 도달 후의 소정 기간의 경과 시점까지 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 상태로 하여 상기 냉각공기시스템의 드레인수를 배출시킴으로써 상기 냉각공기시스템에 물이 고이지 않도록 하고 그 후 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전방법.
  2. 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기로부터 추출한 압축공기를 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 구비하고 있고 상기 냉각공기시스템의 도중에 상기 압축공기를 냉각하는 열교환기와, 상기 열교환기의 상기 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브를 구비하는 가스터빈의 운전방법으로서,
    적어도 상기 가스터빈 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간에 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 상태로 하고 그 후 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하며,
    상기 가스 터빈이 부하 상승하면 상기 열교환기의 출구 온도가 노점 온도보다 높은 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스터빈의 기동에 따른 정격속도 도달 후에 상기 열교환기의 출구 온도가 상승하여 설정 온도에 도달하는 시점을 상기 소정 기간의 끝으로 하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스터빈의 기동 개시로부터 설정 시간이 경과한 시점을 상기 소정 기간의 끝으로 하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스터빈 정지 시는 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 상태로 하고 상기 가스터빈의 기동 개시 후에 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 상태로 하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전방법.
  6. 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기로부터 추출한 압축공기를 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 구비하고 있고 상기 냉각공기시스템의 도중에 상기 압축공기를 냉각시키는 열교환기와 상기 열교환기의 상기 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브를 구비하는 가스터빈 운전제어장치로서,
    상기 가스터빈의 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간을 검출하고 적어도 상기 가스터빈의 기동에 따른 정격속도 도달 시점부터 상기 정격속도 도달 후의 소정 기간의 경과 시점까지 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하여 상기 냉각공기시스템의 드레인수를 배출시킴으로써 상기 냉각공기시스템에 물이 고이지 않도록 하고 상기 소정 기간을 초과한 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전제어장치.
  7. 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기로부터 추출한 압축공기를 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 구비하고 있고 상기 냉각공기시스템의 도중에 상기 압축공기를 냉각시키는 열교환기와 상기 열교환기의 상기 압축공기의 하류측에 설치된 드레인수 배출 밸브를 구비하는 가스터빈 운전제어장치로서,
    상기 가스터빈의 기동에 따른 정격속도 도달 후의 소정 기간을 검출하고 적어도 상기 소정 기간에 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하고 상기 소정 기간을 초과한 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하며, 상기 가스 터빈이 부하 상승하면 상기 열교환기의 출구 온도가 노점 온도보다 높은 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전제어장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 열교환기의 출구 온도를 검출하고 해당 출구 온도가 상승하여 설정 온도에 도달했을 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전제어장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가스터빈의 기동 개시로부터의 경과 시간을 검출하고 해당 경과 시간이 미리 설정된 설정 시간이 되었을 경우에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전제어장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가스터빈의 정지 및 기동 개시를 검출하고 정지 시에 상기 드레인수 배출 밸브를 폐쇄 제어하고 기동 개시 후에 상기 드레인수 배출 밸브를 개방 제어하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 운전제어장치.
KR1020167019955A 2014-01-27 2015-01-21 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치 KR101833657B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-012718 2014-01-27
JP2014012718A JP6284376B2 (ja) 2014-01-27 2014-01-27 ガスタービンの運転方法および運転制御装置
PCT/JP2015/051576 WO2015111636A1 (ja) 2014-01-27 2015-01-21 ガスタービンの運転方法および運転制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160102270A KR20160102270A (ko) 2016-08-29
KR101833657B1 true KR101833657B1 (ko) 2018-02-28

Family

ID=53681437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167019955A KR101833657B1 (ko) 2014-01-27 2015-01-21 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10352196B2 (ko)
JP (1) JP6284376B2 (ko)
KR (1) KR101833657B1 (ko)
CN (1) CN105899782B (ko)
MX (1) MX2016009485A (ko)
TW (1) TWI636183B (ko)
WO (1) WO2015111636A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230119341A (ko) 2022-02-07 2023-08-16 주식회사 에네스지 가스터빈용 액츄에이터

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10550724B2 (en) * 2016-10-11 2020-02-04 General Electric Company System and method for the pressurization of a sump of a gas turbine engine
FR3074531B1 (fr) * 2017-12-05 2021-05-28 Safran Aircraft Engines Installation pour une turbomachine
KR20230028446A (ko) 2020-09-08 2023-02-28 미츠비시 파워 가부시키가이샤 가스 터빈의 클리어런스 제어 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012154290A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Hitachi Ltd 圧縮機のドレン排出装置及びガスタービンシステム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6240300A (ja) 1985-08-13 1987-02-21 Wako Pure Chem Ind Ltd 体液中のアデノシンデアミナ−ゼの活性測定法
JPH0341118Y2 (ko) * 1985-08-29 1991-08-29
JPH0882226A (ja) * 1994-09-13 1996-03-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 空気冷却器
JP2000161084A (ja) * 1998-11-26 2000-06-13 Toshiba Corp 燃料加温装置
JP3849473B2 (ja) * 2001-08-29 2006-11-22 株式会社日立製作所 ガスタービンの高温部冷却方法
EP1293655A1 (en) * 2001-09-13 2003-03-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine, driving method thereof and gas turbine combined electric power generation plant
JP4004800B2 (ja) * 2002-01-10 2007-11-07 株式会社東芝 コンバインドサイクル発電システム
JPWO2003074854A1 (ja) * 2002-03-04 2005-06-30 三菱重工業株式会社 タービン設備及び複合発電設備及びタービン運転方法
JP2007146787A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
US8075245B2 (en) * 2009-05-27 2011-12-13 Dresser-Rand Company Removal of moisture from process gas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012154290A (ja) * 2011-01-28 2012-08-16 Hitachi Ltd 圧縮機のドレン排出装置及びガスタービンシステム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230119341A (ko) 2022-02-07 2023-08-16 주식회사 에네스지 가스터빈용 액츄에이터

Also Published As

Publication number Publication date
CN105899782A (zh) 2016-08-24
US20160333743A1 (en) 2016-11-17
TW201544678A (zh) 2015-12-01
US10352196B2 (en) 2019-07-16
CN105899782B (zh) 2018-04-03
KR20160102270A (ko) 2016-08-29
TWI636183B (zh) 2018-09-21
WO2015111636A1 (ja) 2015-07-30
JP6284376B2 (ja) 2018-02-28
JP2015140690A (ja) 2015-08-03
MX2016009485A (es) 2017-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101867199B1 (ko) 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법
US10358923B2 (en) Cooling device, gas turbine installation provided with same, and method for operating cooling device
JP3677289B2 (ja) 強化されたタービンエンジンオイルの冷却方法
EP2213843B1 (en) Method and system for reducing heat loss from a gas turbine during shutdown
JP6589211B2 (ja) ガスタービン、及びその部品温度調節方法
US8820091B2 (en) External cooling fluid injection system in a gas turbine engine
EP3228836A1 (en) Conditioned low pressure compressor compartment for gas turbine engine
KR101833657B1 (ko) 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치
US20100068035A1 (en) Apparatus and method for cooling a turbine
CN102758656A (zh) 用于从涡轮机散热的系统和方法
RU2562682C2 (ru) Турбина, включающая систему клапанов уплотнительного воздуха
JP4127854B2 (ja) 蒸気タービン設備
JP2017057765A (ja) ガスタービンプラント及び既設ガスタービンプラントの改良方法
CN104373221B (zh) 具有二氧化碳分离的燃气涡轮动力装置的运行
US20090196732A1 (en) Turbomachine, in Particular a Gas Turbine
US20160061060A1 (en) Combined cycle power plant thermal energy conservation
US20160326965A1 (en) Method for controlling the temperature of a gas turbine during a shutdown
RU2392465C2 (ru) Способ охлаждения газотурбинных двигателей при аварийном (внезапном) выключении энергетических установок
JP6783043B2 (ja) 複合サイクル発電プラントの熱エネルギー節減方法
JP2024014757A (ja) 停止用ロータ冷却システム
EA042762B1 (ru) Турбодетандерная энергетическая установка

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant