KR20180083920A - 가스 터빈 냉각 계통, 이것을 구비하는 가스 터빈 설비, 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
가스 터빈 냉각 계통(50)은, 공기 압축기(10)에서 압축된 압축 공기를 고온 부품으로 인도하는 냉각 공기 라인(51)과, 냉각 공기 라인(51) 내의 압축 공기를 냉각하는 냉각기(63)와, 냉각 공기 라인(51) 내의 냉각 공기를 냉각 공기 라인(51) 내의 상류측으로 되돌리는 리턴 라인(56)과, 리턴 라인(56)을 흐르는 냉각 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브(58)와, 리턴 밸브(58)의 개방도를 제어하는 제어 장치(100)를 구비한다. 제어 장치(100)는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면, 리턴 밸브(58)의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령을 제 2 밸브 지령으로서 발생하는 제 2 밸브 지령 발생부(131)를 갖는다.
Description
본 발명은, 가스 터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품을 냉각하기 위한 가스 터빈 냉각 계통, 이것을 구비하는 가스 터빈 설비, 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 관한 것이다.
본원은, 2016년 1월 22일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2016-010765 호에 근거하여 우선권을 주장하며, 이 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈은, 외기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 공기 압축기와, 연료를 압축 공기 중에서 연소시켜서 연소 가스를 생성하는 연소기와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있다. 가스 터빈에서는, 연소기의 연소통이나, 터빈의 동익이나 정익 등이 고온의 연소 가스에 노출되기 때문에, 이들 고온 부품을 냉각하여, 이들 고온 부품을 연소 가스의 열로부터 보호할 필요가 있다.
이하의 특허문헌 1에는, 가스 터빈의 고온 부품 중 하나인 연소기의 연소통을 냉각하기 위한 냉각 계통이 개시되어 있다. 이 냉각 계통은, 가스 터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 연소통으로 인도하는 냉각 공기 라인과, 냉각 공기 라인 내의 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 냉각 공기 라인 내의 냉각 공기를 승압하는 승압기를 구비하고 있다.
가스 터빈의 부하 차단시에는, 가스 터빈의 운전 상태가 급격하게 변화한다. 그렇지만, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 부하 차단시의 대응에 대하여 고려되어 있지 않다.
그래서, 본 발명은, 부하 차단시에서도 고온 부품을 냉각할 수 있는 가스 터빈 냉각 계통, 이것을 구비하는 가스 터빈 설비, 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 일 태양으로서의 가스 터빈 냉각 계통은,
가스 터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스 터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 인도하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 고온 부품측의 라인인 토출 라인 내의 상기 냉각 공기를 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 공기 압축기측의 흡기 라인으로 되돌리는 리턴 라인과, 상기 리턴 라인에 마련되며, 상기 리턴 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브와, 상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량과 상기 토출 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량을 검지하는 검지기와, 상기 리턴 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 가스 터빈의 부하 차단을 나타내는 부하 차단 지령을 접수하는 접수부와, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따른 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령을 발생하는 제 1 밸브 지령 발생부와, 상기 접수부가 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 리턴 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령을 제 2 밸브 지령으로서 발생하는 제 2 밸브 지령 발생부와, 상기 제 2 밸브 지령 발생부가 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하고, 상기 제 2 밸브 지령 발생부가 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있지 않은 경우, 상기 가스 터빈 상태에 따라서 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 리턴 밸브 지령 출력부를 갖는다.
부하 차단시에는, 공기 압축기의 토출압이 급격하게 저하한다. 이 때문에, 냉각 계통에 있어서의 승압기의 흡기압도, 공기 압축기의 토출압의 급격한 저하에 따라서, 급격하게 저하한다. 한편, 승압기의 토출압은, 냉각 공기 라인 등의 존재에 의해, 공기 압축기의 토출압의 저하에 대하여 느리게 저하한다. 이 때문에, 부하 차단 직후에서는, 일시적으로, 승압기의 압력비가 높아진다. 따라서, 부하 차단시에는, 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 급격하게 높아진다.
그래서, 해당 냉각 계통에서는, 접수부가 부하 차단 지령을 접수하면, 제 2 밸브 지령 발생부가 제 2 밸브 지령을 발생한다. 이 제 2 밸브 지령은, 검지기에서 검지된 상태량에 관계없이, 리턴 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령이다. 제 2 밸브 지령 발생부가 제 2 밸브 지령을 발생하면, 리턴 밸브 지령 출력부는, 이 제 2 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 리턴 밸브로 출력한다. 그 결과, 부하 차단 직후에, 리턴 밸브의 개방도는, 차단시 개방도로 강제적으로 커진다.
리턴 밸브의 개방도가 커지면, 리턴 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량이 많아지기 때문에, 승압기를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량은 증가한다. 이 때문에, 리턴 밸브의 개방도가 커지면, 승압기의 체적 흡입 유량이 증가한다. 또한, 리턴 밸브의 개방도가 커지면, 승압기의 토출압과 흡기압의 차이가 작아져, 승압기의 압력비가 작아진다. 따라서, 리턴 밸브의 개방도가 커지면, 서징 발생의 가능성이 저하한다.
따라서, 해당 냉각 계통에서는, 부하 차단시에 있어서의 승압기에서의 서징 발생의 가능성을 억제할 수 있다. 이 때문에, 해당 냉각 계통에 의하면, 부하 차단시에도 고온 부품에 냉각 공기를 이송하여, 이 고온 부품을 냉각할 수 있다.
여기서, 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 차단시 개방도는, 상기 리턴 밸브의 완전 개방의 개방도라도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 차단시 개방도가 리턴 밸브의 완전 개방의 개방도이기 때문에, 부하 차단 직후에 리턴 밸브의 개방도는 완전 개방이 된다. 이 때문에, 리턴 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량이 많아져, 부하 차단시에 있어서의 승압기에서의 서징 발생의 가능성을 보다 억제할 수 있다.
또한, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 접수부가 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 승압기의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 미리 정해져 있는 조건이 만족될 때까지, 상기 차단시 개방도를 유지하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하여도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 조건이 만족될 때까지, 리턴 밸브의 개방도가 차단시 개방도로 유지된다.
또한, 상기 조건이 만족될 때까지, 차단시 개방도를 유지하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되면, 상기 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하여도 좋다.
리턴 밸브의 개방도를 차단시 개방도로 하여도, 승압기로부터 토출 라인을 거쳐서 고온 부품에 냉각 공기가 공급된다. 그렇지만, 리턴 밸브의 개방도를 차단시 개방도로 하면, 승압기로부터 토출된 냉각 공기의 일부가 리턴 밸브를 통과하게 되어, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량은 감소한다. 이 때문에, 고온 부품은 소손(燒損)될 가능성이 생긴다.
그렇지만, 해당 냉각 계통에서는, 부하 차단 지령을 접수하고 나서 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 조건을 만족하면, 리턴 밸브의 개방도가 작아진다. 그 결과, 승압기로부터 토출 라인을 거쳐 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량이 증가하여, 고온 부품의 소손을 억제할 수 있다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 제 1 밸브 지령 발생부는, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 높아지고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 커지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하고, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 저하하고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 작아지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하여, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 변화율은, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 커도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 부하 차단 지령을 접수하고 나서 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 조건을 만족하면, 리턴 밸브의 개방도가 급격하게 작아진다. 그 결과, 승압기로부터 토출 라인을 거쳐 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량이 급적으로 증가하여, 고온 부품의 소손을 보다 억제할 수 있다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 변화율은, 미리 정해진 변화율이어도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따라서 정한 개방도를 나타내는 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하여도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 미리 정해져 있는 조건인 제 1 조건이 만족된 후, 제 2 조건이 만족되면, 상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 제 2 밸브 지령의 발생을 중지하여도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 제 2 조건이 만족되면, 제 1 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령이 리턴 밸브로 출력된다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 흡기 라인에 마련되며, 상기 흡기 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량을 조절하는 흡기 밸브를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 접수부가 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 흡기 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 제 1 밸브 지령을 발생하는 흡기 밸브 지령 발생부와, 상기 흡기 밸브 지령 발생부에서 발생한 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 흡기 밸브 지령 출력부를 가져도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 접수부가 부하 차단 지령을 접수하면, 흡기 밸브 지령 출력부가 흡기 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 흡기 밸브 지령을 흡기 밸브로 출력한다. 이 때문에, 해당 냉각 계통에서는, 부하 차단 직후에, 흡기 밸브의 개방도는, 차단시 개방도로 강제적으로 커진다. 흡기 밸브의 개방도가 커지면, 승압기를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량이 증가한다. 이 때문에, 해당 냉각 계통에서는, 이 흡기 밸브의 동작에 의해서도, 부하 차단시에 있어서의 서징 발생을 억제할 수 있다. 또한, 해당 냉각 계통에서는, 흡기 밸브의 개방도가 커지는 것에 의해, 승압기를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량이 증가하는 동시에, 토출 라인을 거쳐 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 체적 유량도 증가하므로, 고온 부품의 소손을 억제할 수 있다. 특히, 해당 냉각 계통에서는, 리턴 밸브가 차단시 개방도가 된 것에 기인한, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기 유량의 감소를, 이 흡기 밸브의 강제 개방에 의해 상쇄할 수 있다.
상기 흡기 밸브를 구비하는 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 흡기 밸브 지령 발생부에서 발생하는 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 상기 차단시 개방도는, 상기 흡기 밸브가 완전 개방의 개방도라도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 차단시 개방도가 흡기 밸브의 완전 개방의 개방도이기 때문에, 부하 차단 직후에 흡기 밸브의 개방도는 완전 개방이 된다. 이 때문에, 해당 냉각 계통에서는, 승압기를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량이 증가하는 동시에, 토출 라인을 거쳐서 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 체적 유량도 증가하므로, 부하 차단시에 있어서의 승압기에서의 서징 발생의 가능성을 억제하면서, 고온 부품을 냉각할 수 있다.
이상 중 어느 하나의 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정(正)의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생부를 구비하고, 상기 제 1 밸브 지령 발생부는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고, 상기 리턴 밸브 지령 출력부는, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택부와, 상기 선택부가 선택한 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환부를 갖고, 상기 선택부는, 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택하고, 상기 지령 변환부는, 상기 선택부가 선택한 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부(負)의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하여, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이, 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하여도 좋다.
해당 가스 터빈 냉각 계통에서는, 부하가 미리 정해진 값 미만인 경우로서, 리턴 밸브 지령 출력부가 기준 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 출력한 경우, 리턴 밸브의 개방도가 부하의 증가에 따라서 점차 작아진다. 리턴 밸브의 개방도가 작아지면, 리턴 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량이 적어지므로, 고온 부품으로 이송되는 냉각 공기의 유량이 많아진다. 이 때문에, 이 경우, 리턴 밸브의 제어에 의해, 부하가 커짐에 따라서, 고온 부품로 이송하는 냉각 공기의 유량을 많게 할 수 있다.
상기 흡기 밸브를 구비하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생부를 구비하고, 상기 제 1 밸브 지령 발생부는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 제 1 밸브 지령으로서 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고, 상기 리턴 밸브 지령 출력부는, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택부와, 상기 선택부가 선택한 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환부를 갖고, 상기 선택부는, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택하고, 상기 지령 변환부는, 상기 선택부가 선택한 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 흡기 밸브 지령 출력부는, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택부와, 상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 선택부가 선택한 상기 하나의 지령을 상기 흡기 밸브의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 지령 변환부를 갖고, 상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 선택부는, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택하고, 상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 지령 변환부는, 상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 선택부가 선택한 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하여도 좋다.
해당 가스 터빈 냉각 계통에서는, 부하가 미리 정해진 값 미만인 경우이며, 리턴 밸브 지령 출력부가 기준 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 출력한 경우, 리턴 밸브의 개방도가 부하의 증가에 따라서 점차 작아진다. 리턴 밸브의 개방도가 작아지면, 리턴 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량이 적어지므로, 고온 부품으로 이송되는 냉각 공기의 유량이 많아진다. 이 때문에, 이 경우, 리턴 밸브의 제어에 의해, 부하가 커짐에 따라서, 고온 부품으로 이송되는 냉각 공기의 유량을 많게 할 수 있다.
또한, 해당 가스 터빈 냉각 계통에서는, 부하가 미리 정해진 값 이상인 경우에 있어서, 흡기 밸브 지령 출력부가 기준 지령에 기초하는 흡기 밸브 지령을 출력한 경우, 흡기 밸브의 개방도가 부하의 증가에 따라서 점차 커진다. 흡기 밸브의 개방도가 커지면, 고온 부품으로 이송되는 냉각 공기의 유량이 많아진다. 이 때문에, 이 경우, 흡기 밸브의 제어에 의해, 부하가 커짐에 따라서, 고온 부품으로 이송하는 냉각 공기의 유량을 많게 할 수 있다.
상기 흡기 밸브를 구비하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통에 있어서, 상기 흡기 밸브 지령 발생부는, 상기 승압기의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 조건이 만족된 후에 있어서, 상기 고온 부품이 충분히 냉각된 상태로 되돌아왔다고 상정되는 조건이 만족되면, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령의 발생을 중지하여도 좋다.
해당 냉각 계통에서는, 고온 부품이 충분히 냉각된 상태로 되돌아왔다고 상정되는 조건이 만족될 때까지, 흡기 밸브의 개방도가 차단시 개방도로 유지된다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 일 태양으로서의 가스 터빈 설비는,
이상 중 어느 하나의 가스 터빈 냉각 계통과, 상기 가스 터빈을 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 일 태양으로서의 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
가스 터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스 터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 인도하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 고온 부품측의 라인인 토출 라인 내의 상기 냉각 공기를 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 공기 압축기측의 흡기 라인으로 되돌리는 리턴 라인과, 상기 리턴 라인에 마련되며 상기 리턴 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브를 구비하는 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법으로서,
상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량과 상기 토출 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량을 검지하는 검지 공정과, 상기 가스 터빈의 부하 차단을 나타내는 부하 차단 지령을 접수하는 접수 공정과, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따른 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령을 발생하는 제 1 밸브 지령 발생 공정과, 상기 접수 공정에 의해 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 리턴 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령을 제 2 밸브 지령으로서 발생하는 제 2 밸브 지령 발생 공정과, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하고, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있지 않은 경우, 상기 가스 터빈 상태에 따라 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 리턴 밸브 지령 출력 공정을 실행한다.
전술한 바와 같이, 부하 차단시에는, 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 급격하게 높아진다. 해당 냉각 계통의 제어 방법에서는, 접수 공정에서 부하 차단 지령을 접수하면, 제 2 밸브 지령 발생 공정에서 제 2 밸브 지령을 발생한다. 이 제 2 밸브 지령은, 검지 공정에서 검지된 상태량에 관계없이, 리턴 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령이다. 제 2 밸브 지령 발생 공정에서 제 2 밸브 지령을 발생하면, 리턴 밸브 지령 출력 공정에서는, 이 제 2 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 리턴 밸브로 출력한다. 그 결과, 부하 차단 직후에, 리턴 밸브의 개방도는, 차단시 개방도로 강제적으로 커진다.
리턴 밸브의 개방도가 커지면, 리턴 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량이 많아지기 때문에, 승압기를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량은 증가한다. 이 때문에, 리턴 밸브의 개방도가 커지면, 승압기의 체적 흡입 유량이 증가한다. 또한, 리턴 밸브의 개방도가 커지면, 승압기의 토출압과 흡기압의 차이가 작아져, 승압기의 압력비가 작아진다. 따라서, 리턴 밸브의 개방도가 커지면, 서징 발생의 가능성이 저하한다.
따라서, 해당 냉각 계통의 제어 방법에서는, 부하 차단시에 있어서의 승압기에서의 서징 발생의 가능성을 억제할 수 있다. 이 때문에, 해당 냉각 계통의 제어 방법에 의하면, 부하 차단시에서도 고온 부품에 냉각 공기를 이송하여, 이 고온 부품을 냉각할 수 있다.
여기서, 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 차단시 개방도는, 상기 리턴 밸브가 완전 개방의 개방도라도 좋다.
또한, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 접수 공정에서 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 미리 정해져 있는 조건이 만족될 때까지, 상기 차단시 개방도를 유지하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하여도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족될 때까지, 차단시 개방도를 유지하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되면, 상기 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하여도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 1 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 높아지고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 커지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하고, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 저하하고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 작아지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하여, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 변화율은, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 커도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 변화율은, 미리 정해진 변화율이어도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따라서 정한 개방도를 나타내는 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하여도 좋다.
또한, 상기 조건이 만족되면, 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는, 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 미리 정해져 있는 조건인 제 1 조건이 만족된 후, 제 2 조건이 만족되면, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 제 2 밸브 지령의 발생을 중지하여도 좋다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 가스 터빈 냉각 계통은, 상기 흡기 라인에 마련되며 상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 흡기 밸브를 구비하고, 상기 접수 공정에 의해 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 흡기 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 제 1 밸브 지령을 발생하는 흡기 밸브 지령 발생 공정과, 상기 흡기 밸브 지령 발생 공정에서 발생한 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 흡기 밸브 지령 출력 공정을 실행하여도 좋다.
상기 흡기 밸브 지령 발생 공정을 실행하는 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 흡기 밸브 지령 발생 공정에서 발생하는 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 상기 차단시 개방도는, 상기 흡기 밸브의 완전 개방의 개방도라도 좋다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생 공정을 실행하고, 상기 제 1 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고, 상기 리턴 밸브 지령 출력 공정은, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환 공정을 포함하며, 상기 선택 공정에서는, 상기 제 2 밸브 지령과 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택하고, 상기 지령 변환 공정에서는, 상기 선택 공정에서 선택된 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하여도 좋다.
상기 흡기 밸브를 구비하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생 공정을 실행하고, 상기 제 1 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고, 상기 리턴 밸브 지령 출력 공정은, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환 공정을 포함하며, 상기 선택 공정에서는, 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택하고, 상기 지령 변환 공정에서는, 상기 선택 공정에서 선택된 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정은, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택 공정과, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 선택 공정에서 선택된 상기 하나의 지령을 상기 흡기 밸브의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 지령 변환 공정을 포함하며, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 선택 공정에서는, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택하고, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 지령 변환 공정에서는, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 선택 공정에서 선택된 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하여도 좋다.
또한, 상기 흡기 밸브를 구비하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 흡기 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 승압기의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 조건이 만족된 후에 있어서, 상기 고온 부품이 충분히 냉각된 상태로 되돌아왔다고 상정되는 조건이 만족되면, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령의 발생을 중지하여도 좋다.
본 발명의 일 태양에서는, 부하 차단시에 있어서의 승압기에서의 서징 발생의 가능성을 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 일 태양에 의하면, 부하 차단시라도 고온 부품에 냉각 공기를 이송하여, 이 고온 부품을 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈 설비의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 스플릿 제어의 생각을 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 승압기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈 설비의 각 부의 동작 등을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 6의 (a)는, 부하 차단 지령이 나타내는 부하 변화를 나타내는 차트이다. 도 6의 (b)는, 흡기 밸브의 개방도 변화를 나타내는 차트이다. 도 6의 (c)는, 리턴 밸브의 개방도 변화를 나타내는 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 일 실시형태의 변형예에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 스플릿 제어의 생각을 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 승압기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈 설비의 각 부의 동작 등을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 6의 (a)는, 부하 차단 지령이 나타내는 부하 변화를 나타내는 차트이다. 도 6의 (b)는, 흡기 밸브의 개방도 변화를 나타내는 차트이다. 도 6의 (c)는, 리턴 밸브의 개방도 변화를 나타내는 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 일 실시형태의 변형예에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
「실시형태」
이하, 본 발명에 따른 가스 터빈 설비의 일 실시형태에 대해, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 설비는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(1)과 가스 터빈(1)의 고온 부품을 냉각하는 가스 터빈 냉각 계통(이하, 간단히 냉각 계통이라 함)(50)을 구비하고 있다.
가스 터빈(1)은, 외기(A)를 압축하여 압축 공기를 생성하는 공기 압축기(10)와, 연료 공급원으로부터의 연료(F)를 압축 공기 중에서 연소시켜 연소 가스(G)를 생성하는 연소기(20)와, 연소 가스(G)에 의해 구동하는 터빈(30)을 구비한다.
공기 압축기(10)는, 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 압축기 로터(12)와, 이 압축기 로터(12)를 덮는 압축기 차실(17)을 갖는다. 또한, 터빈(30)은, 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(32)와, 이 터빈 로터(32)를 덮는 터빈 차실(37)을 갖는다. 압축기 로터(12)와 터빈 로터(32)는, 동일한 축선(Ar) 상에 위치하며, 서로 연결되어 가스 터빈 로터(2)를 이룬다. 가스 터빈(1)은, 또한, 압축기 차실(17)과 터빈 차실(37)의 사이에 배치되어 있는 중간 차실(6)을 구비한다. 이 중간 차실(6)에는, 연소기(20)가 장착되어 있다. 압축기 차실(17)과 중간 차실(6)과 터빈 차실(37)은, 서로 연결되어 가스 터빈 차실(7)을 이룬다. 또한, 이하에서는, 축선(Ar)이 연장되는 방향을 축방향, 축방향으로 터빈(30)에 대하여 공기 압축기(10)가 존재하는 측을 축방향 상류측, 축방향 상류측의 반대측을 축방향 하류측이라 한다.
터빈 로터(32)는, 로터축(33)과, 이 로터축(33)에 마련되어 있는 복수의 동익렬(34)을 갖는다. 복수의 동익렬(34)는, 축방향으로 나열되어 있다. 각 동익렬(34)은, 각각, 축선(Ar)에 대한 둘레방향으로 나열되어 있는 복수의 동익(35)을 갖는다. 터빈(30)은, 또한, 터빈 차실(37)의 내주측에 고정되어 있는 복수의 정익렬(38)을 갖는다. 정익렬(38)은, 어느 하나의 동익렬(34)의 축방향 상류측에 배치되어 있다. 각 정익렬(38)은, 각각, 축선(Ar)에 대한 둘레방향으로 나열되어 있는 복수의 정익(39)을 갖는다. 터빈 차실(37)의 내주측과 로터축(33)의 외주측의 사이의 환형의 공간은, 연소 가스(G)가 흐르는 연소 가스 유로(31)를 형성한다.
연소기(20)는, 연소 가스(G)를 터빈(30)의 연소 가스 유로(31)로 이송하는 연소통(22)과, 이 연소통(22) 내에 연료(F) 및 압축 공기를 분출하는 연료 분출기(21)를 갖고 있다. 연료 분출기(21)에는, 여기에 연료(F)를 이송하는 연료 라인(25)이 접속되어 있다. 이 연료 라인(25)에는, 여기를 흐르는 연료(F)의 유량을 조절하는 연료 밸브(26)가 마련되어 있다.
가스 터빈(1)을 구성하는 각종 부품 중, 연소기(20)의 연소통(22), 동익(35), 및 정익(39)은, 모두 연소 가스(G)에 노출되는 고온 부품을 이룬다.
가스 터빈 로터(2)에는, 발전기(40)가 접속되어 있다. 이 발전기(40)는, 차단기(41) 및 변압기(42)를 거쳐서 전력 계통(45)과 전기적으로 접속되어 있다.
냉각 계통(50)은, 냉각 공기 라인(51)과, 리턴 라인(56)과, 승압기(61)와, 냉각기(63)와, 흡기 밸브(57)와, 리턴 밸브(58)와, 검지기(64)와, 리턴 밸브(58) 및 흡기 밸브(57)의 동작을 제어하는 제어 장치(100)를 구비한다.
냉각 공기 라인(51)은, 중간 차실(6)에 접속되어 있는 동시에, 고온 부품 중 하나인 연소통(22)에 접속되어 있다. 이 냉각 공기 라인(51)은, 공기 압축기(10)으로부터 중간 차실(6) 내에 유입된 압축 공기를 연소통(22)으로 인도한다. 냉각기(63)는, 냉각 공기 라인(51) 내의 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 한다. 이 냉각기(63)는, 예를 들면, 냉각 공기 라인(51) 내의 압축 공기와 냉각 매체를 열교환시켜, 이 압축 공기를 냉각하는 열교환기이다. 또한, 여기에서의 냉각기(63)는, 열교환기이지만, 예를 들면, 냉각기는, 압축 공기가 내부를 지나는 라디에이터와, 이 라디에이터에 공기를 이송하는 팬을 갖는 것이어도 좋다. 승압기(61)는, 냉각 공기 라인(51) 내의 냉각 공기를 승압한다. 이 승압기(61)는, 예를 들면, 원심 압축기 또는 축류 압축기이다. 승압기(61)는, 모터(62)로 구동한다. 또한, 이하에서는, 냉각 공기 라인(51) 내에서, 중간 차실(6)로부터 승압기(61)까지의 부분을 흡기 라인(52), 승압기(61)로부터 연소통(22)까지의 부분을 토출 라인(55)이라 한다. 또한, 흡기 라인(52) 내에서, 중간 차실(6)로부터 냉각기(63)까지의 부분을 미냉각 흡기 라인(53), 냉각기(63)로부터 승압기(61)까지의 부분을 냉각이 완료된 흡기 라인(54)으로 한다. 리턴 라인(56)은, 토출 라인(55)과 미냉각 흡기 라인(53)을 접속한다. 이 리턴 라인(56)은, 토출 라인(55) 내의 냉각 공기를 미냉각 흡기 라인(53)으로 되돌리기 위한 라인이다. 리턴 밸브(58)는, 리턴 라인(56)에 마련되어 있다. 이 리턴 밸브(58)는, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있도록 밸브 개방도가 제어된다. 흡기 밸브(57)는, 냉각이 완료된 흡기 라인(54)에 마련되어 있다. 이 흡기 밸브(57)는, 냉각이 완료된 흡기 라인(54)을 흐르는 냉각 공기, 즉 승압기(61)가 흡입하는 냉각 공기의 유량을 조절한다.
검지기(64)는, 냉각이 완료된 흡기 라인(54)을 흐르는 냉각 공기의 온도(Ti)를 검지하는 흡기 온도계(65)와, 냉각이 완료된 흡기 라인(54)을 흐르는 냉각 공기의 압력(Pi)을 검지하는 흡기 압력계(66)와, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 온도(To)를 검지하는 토출 온도계(67, 70)와, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 압력(Po)을 검지하는 토출 압력계(68, 71)와, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 체적 유량(Fo)을 검지하는 토출 유량계(69, 72)를 갖는다. 토출 온도계(67), 토출 압력계(68), 및 토출 유량계(69)는, 모두, 토출 라인(55) 내에서, 리턴 라인(56)과의 접속 위치보다 연소통(22)측에 마련되어 있다. 또한, 토출 온도계(70), 토출 압력계(71), 및 토출 유량계(72)는, 모두, 토출 라인(55) 내에서, 리턴 라인(56)과의 접속 위치보다 승압기(61)측에 마련되어 있다.
도 2를 이용하여, 냉각 계통(50)으로부터 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량을 제어하는 방법을 이하에 설명한다.
전술한 바와 같이, 중간 차실(6)로부터 추기된 압축 공기는, 흡기 라인(52)에 마련한 냉각기(63)에서 냉각되고, 흡기 밸브(57)를 거쳐서 승압기(61)에 흡인된다. 승압기(61)에서 승압된 냉각 공기는, 일부의 냉각 공기가 리턴 밸브(58)를 갖는 리턴 라인(56)으로부터 미냉각 흡기 라인(53)으로 되돌려지고, 나머지의 냉각 공기는, 토출 라인(55)을 거쳐 연소통(22)에 공급된다. 리턴 라인(56)은, 승압기(61)가 서지역에 들어가는 것을 방지하기 위해, 승압기(61)의 보호를 위해서 마련하는 라인이다. 승압기(61)의 통상 운전시에 있어서의 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 유량은, 흡기 밸브(57)와 리턴 밸브(58)의 제어로 조정된다. 단, 흡기 밸브(57)와 리턴 밸브(58)를 독립적으로 제어하는 것은, 상호 간섭에 의해 제어가 불안정하게 된다. 그래서, 제어 밸브의 상호 간섭을 피하기 위해, 제어 밸브에 대한 밸브 조작 지령을, 냉각 공기의 고부하 유량역과 저부하 유량역으로 구분하고 냉각 공기의 유량 제어를 실행하는 방법(스플릿 제어라 부름)이, 일반적이다.
도 2는, 흡기 밸브(57)와 리턴 밸브(58)의 조합에 의한 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 스플릿 제어의 사고 방식을 나타낸 것이다.
종축은, 흡기 밸브(57) 또는 리턴 밸브(58)의 밸브 개방도(%)를 나타낸다. 횡축은, 통상 운전시의 흡기 밸브(57) 또는 리턴 밸브(58)로 출력되는 밸브 조작 지령(%)을 나타낸다. 또한, 여기에서의 밸브 조작 지령이란, 도 4를 이용하여 후술하는 BVO 등의 밸브 지령이다. 단, 이 밸브 조작 지령에는, RVO2를 포함하지 않는다. 실선은, 흡기 밸브(57)를 나타내고, 점선은 리턴 밸브(58)를 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 전술한 냉각 공기의 고부하 유량역과 저부하 유량역을 구분하는 스플릿 점(P)은, 통상은 밸브 조작 지령이 50%의 점이다. 스플릿 점(P)에 대하여 밸브 조작 지령이 50% 미만인 영역은 저부하 유량역이며, 스플릿 점(P)에 대하여 밸브 조작 지령이 50% 이상인 영역은 고부하 유량역이다. 또한, 스플릿 점(P)의 위치를 나타내는 밸브 조작 지령 50%는 일예이며, 이 값에 한정되지 않는다.
냉각 공기가 고부하 유량역인 경우는, 흡기 밸브(57)에 대한 밸브 조작 지령에 기초하는 밸브 개방도에 의해, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기량이 조절된다(흡기 밸브 제어 영역). 또한, 이 영역에서는, 리턴 밸브(58)는 완전 폐쇄가 된다. 즉, 스플릿 점(P)보다 냉각 공기량이 많은 고부하 유량역에서는, 가스 터빈 하나의 부하의 증대와 함께 냉각 공기의 필요량이 증가하므로, 밸브 조작 지령의 증가와 함께, 흡기 밸브(57)의 밸브 개방도가 커져, 냉각 공기량이 증가한다. 가스 터빈(1)의 부하가 감소하는 경우는, 밸브 조작 지령의 감소와 함께, 흡기 밸브(57)의 밸브 개방도가 작아져, 스플릿 점(P)에서 최소 개방도가 된다. 흡기 밸브(57)의 최소 개방도는, 통상 20%이며, 이 개방도로 일정하게 된다. 단, 최소 개방도 20%는 일 예이며, 이 값에 한정되지 않는다.
한편, 냉각 공기가 스플릿 점(P)보다 저부하 유량역의 경우는, 흡기 밸브(57)는, 최소 개방도로 유지된다. 가스 터빈(1)의 부하가 감소하는 동시에, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기량을 더욱 감소시키기 위해서는, 밸브 조작 지령을 스플릿 점(P)으로부터 더욱 작게 할 필요가 있다. 그러나, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기량이 저하하면, 승압기(61)는 서지역에 들어갈 우려가 있다. 그 때문에, 승압기(61)를 서지 현상으로부터 보호하기 위해, 리턴 밸브(58)가 개방되기 시작한다. 이 영역은, 승압기(61)의 보호를 목적으로 한 안티 서지 제어의 영역이다. 즉, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기량을 보다 작은 유량으로 조절하면서, 안티 서지의 관점에서 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량을 일정량 확보하도록, 리턴 밸브(58)의 밸브 개방도가 제어된다(리턴 밸브 제어 영역). 그 결과, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기량을 제어하는 동시에, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기량을 일정 유량 확보할 수 있으므로, 승압기(61)의 서지 현상이 회피된다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 저부하 유량역에서는, 흡기 밸브(57)는 최소 개방도인 일정한 개방도가 유지되며, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기량은, 리턴 밸브(58)의 밸브 개방도로 조절된다.
다음에, 승압기의 체적 유량과 압력비의 관계에 대해, 도 3을 이용하여 설명한다.
냉각 공기의 압력을 높이는 승압기(61)에 있어서, 승압기(61)가 흡입하는 냉각 공기의 체적 유량과, 승압기(61)의 압력비(=토출압/흡기 밸브의 입구압)와, 흡기 밸브의 개방도의 사이에는, 일정한 관계가 있다.
이 때문에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 승압기(61)의 특성을 나타내는 수단으로서, 체적 유량을 횡축으로 취하고, 압력비를 종축으로 취하고, 흡기 밸브의 개방도를 파라미터로 취한 그래프로, 승압기(61)의 특성을 나타낼 수 있다. 승압기(61)는, 일반적으로, 체적 유량의 증가에 따라서 압력비가 저하하는 특성을 갖고 있다. 도 3에서는, 흡기 밸브(57)의 개방도를 파라미터로 하여, 그 개방도를 변경한 다른 3개의 특성 라인(L1, L2, L3)을 일 예로 하여 나타내고 있다. 구체적으로는, 흡기 밸브의 개방도 100%일 때의 특성 라인[L1(100)], 흡기 밸브의 개방도 50% 일 때의 특성 라인[L2(50)], 흡기 밸브의 개방도 20% 일 때의 특성 라인[L3(20)]이다. 승압기(61)의 압력비와 흡기 밸브(57)의 개방도가 정해지면, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량을 결정할 수 있다.
승압기(61)는, 흡기 밸브의 개방도가 일정하면, 그 개방도에 따른 특성 라인 상의 점에서 운전된다. 특성 라인[L2(50)]을 일 예로 들어 설명한다. 특성 라인[L2(50)] 상의 운전점(X1)은, 흡기 밸브(57)의 개방도가 50%로 유지되어 있으면, 특성 라인[L2(50)]을 따라서 이 특성 라인 상을 이동한다. 특성 라인[L2(50)] 상의 점에서, 가장 압력비가 높고, 가장 체적 유량이 적은 점, 즉, 특성 라인 상에서 압력비가 높은측의 단부의 점(Xs)은, 가장 체적 유량이 적고, 승압기(61)에 서징이 발생할 수 있는 운전점이다. 이 때문에, 흡기 밸브(57)의 개방도가 다른 복수의 특성 라인의 점(Xs)을 연결한 라인은, 서지 라인(Ls)이라 불린다. 또한, 서지 라인(Ls)에 대하여, 서징 발생점(Xs)보다 체적 유량으로 여유를 갖게 한 라인은, 컨트롤 라인(Lco)이라 불린다.
승압기(61)는, 통상 운전시는, 부하 지령으로부터의 냉각 공기의 목표 유량에 기초하여 운전된다. 승압기(61)의 통상의 운전점(X1)은, 컨트롤 라인(Lco)보다 체적 유량이 큰 영역에서, 흡기 밸브(57)의 개방도에 따른 특성 라인 상에서 운전된다. 연소기(20)의 운전 조건의 변동에 의해, 냉각 공기의 필요 유량이 저하하여, 운전점(X1)이 컨트롤 라인(Lco) 상의 점(X2)에 도달한 경우, 서징으로부터 승압기(61)를 보호하기 위해, 승압기(61)는, 안티 서지 제어의 운전에 들어간다. 안티 서지 제어란, 승압기(61)를 서징으로부터 보호하기 위해, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량이 컨트롤 라인(Lco)으로부터 더욱 저하하지 않도록 제어하는 방법이다. 구체적으로는, 운전점(X1)이 컨트롤 라인(Lco)에 도달한 경우, 통상 운전시의 조작 조건과는 다른 조작 조건이 제어 장치에게 부여되고, 리턴 밸브(58)가 개방되기 시작한다. 리턴 밸브(58)가 개방되는 것에 의해, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량이 감소하는 일 없이 일정량 확보된다. 즉, 승압기(61)의 운전점(X1)이, 컨트롤 라인(Lco)보다 체적 유량이 더욱 저하한다. 따라서, 승압기(61)의 운전점(X1)이, 서지 영역, 즉, 서지 라인(Ls)과 컨트롤 라인(Lco)의 사이의 서징 발생이 높은 영역에 들어가는 일 없이, 컨트롤 라인 상에 유지되도록, 리턴 밸브(58)의 개방도가 제어된다.
승압기(61)의 얼마간의 운전 조건의 변동으로, 운전점(X1)이 서지 라인(Ls)에 도달한 경우는, 리턴 밸브(58)는 강제적으로 개방이 되고, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량이 증가하여, 승압기(61)의 서징이 회피된다.
또한, 컨트롤 라인(Lco) 상의 안티 서지 제어의 영역에서 운전되고 있던 승압기(61)는, 압력비가 저하하여 통상 운전의 영역에 들어간 경우, 통상 운전시의 목표 유량에 기초하여 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 유량이 조절된다.
제어 장치(100)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 접수부(101)와, 기준 지령 발생부(110)와, 리턴 밸브 지령 발생부(120)와, 흡기 밸브 지령 발생부(140)와, 리턴 밸브 지령 출력부(151)와, 흡기 밸브 지령 출력부(155)를 갖는다.
접수부(101)는, 검지기(64)에서 검지된 냉각 공기의 상태량을 접수하는 동시에, 상위 제어 장치(160)로부터의 부하 지령(LO) 및 부하 차단 지령(LC)을 접수한다. 여기서, 부하 지령(LO)은, 가스 터빈(1)에 거는 부하, 바꾸어 말하면 가스 터빈(1)의 출력을 나타내는 지령이다. 또한, 부하 차단이란, 가스 터빈 로터(2)에 접속되어 있는 발전기(40)와 전력 계통(45)의 사이의 전기적인 접속을 끊는 것이다. 따라서, 부하 차단 지령(LC)이란, 발전기(40)와 전력 계통(45)의 사이의 전기적인 접속을 끊는 취지를 나타내는 지령이다.
상술의 통상 운전시의 제어 장치의 구성을 이하에 설명한다.
기준 지령 발생부(110)는, 목표 유량 발생부(111)와, 유량 편차 연산부(113)와, PI 제어부(114)를 갖는다. 목표 유량 발생부(111)는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하에 따른 승압기(61)의 목표 유량을 구한다. 이 목표 유량은, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 값이다. 즉, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 커지면, 목표 유량도 커진다. 또한, 냉각이 완료된 흡기 라인(54)을 흐르는 냉각 공기의 체적 유량을 검지하는 흡기 유량계를 마련하고, 이 흡기 유량계로부터도 목표 유량을 구하여도 좋다. 유량 편차 연산부(113)는, 목표 유량 발생부(111)에서 구한 목표 유량에 대한, 토출 유량계(72)에서 검지된 체적 토출 유량의 유량 편차(Δ)를 구한다. PI 제어부(114)는, 유량 편차(Δ)에 따른 비례·적분 동작분을 구하고, 이 비례·적분 동작분에 따른 흡기 밸브(57) 또는 리턴 밸브(58)의 개방도를 나타내는 밸브 조작 지령(BVO)을 발생한다. 그렇지만, 이 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 파라미터이면, 다른 파라미터에 따라서 승압기(61)의 목표 유량을 정하여도 좋다. 예를 들면, 발전기(40)의 출력계(73)에서 검지된 출력에 따라서 목표 유량을 정하여도 좋다. 또한, 목표 유량 대신에, 이 목표 유량을 압력으로 환산한 목표 압력을 이용하여 이 목표 압력과 검출된 토출 압력의 압력 편차를 구하여도 좋다. 이 경우, PI 제어부(114)는, 이 압력 편차에 따른 비례·적분 동작분을 구하고, 이 비례·적분 동작분에 따른 밸브 조작 지령(BVO)을 발생하여도 좋다.
리턴 밸브 지령 발생부(120)는, 제 1 밸브 지령 발생부(121)와, 제 2 밸브 지령 발생부(131)를 갖는다. 제 1 밸브 지령 발생부(121)는, 전술한 승압기(61)의 안티 서지 제어의 영역에 있어서의 리턴 밸브(58)의 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령(RVO1)을 발생한다. 제 2 밸브 지령 발생부(131)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때에, 리턴 밸브(58)의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령인 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다.
제 1 밸브 지령 발생부(121)는, 승압기(61)의 안티 서지 제어를 분담하여, 승압기(61)를 서징으로부터 보호하기 위한 승압기 보호 지령 발생부의 역할을 수행한다. 즉, 승압기(61)의 운전점(X1)이 컨트롤 라인(Lco)에 도달한 경우, 통상 운전시의 조작 조건과는 다른 목표 유량이 제어 장치에 부여될 수 있다. 제 1 밸브 지령 발생부(121)는, 토출 유량계(72)에서 검출된 체적 유량(Fo)으로부터 산출한 흡입 유량과 목표 유량의 편차(Δ)를 구하고, 유량 편차(Δ)에 따른 비례·적분 동작분을 구하고, 이에 따른 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령(RVO1)을 출력한다.
제 2 밸브 지령 발생부(131)는, 직후 지령 발생부(132)와, 개방도 감소 지령 발생부(133)와, 제 1 조건 기억부(134)와, 제 2 조건 기억부(135)와, 변화율 기억부(136)와, 타이머(137)를 갖는다. 직후 지령 발생부(132)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수한 직후에, 미리 정한 차단시 개방도를 나타내는 밸브 지령을 제 2 밸브 지령(RVO2)으로서 출력한다. 변화율 기억부(136)는, 리턴 밸브(58)의 개방도의 단위 시간 당의 감소량인 변화율(r)이 기억되어 있다. 개방도 감소 지령 발생부(133)는, 변화율 기억부(136)에 기억되어 있는 변화율(r)로 변화하는 리턴 밸브(58)의 개방도를 나타내는 밸브 지령을 제 2 밸브 지령(RVO2)으로서 출력한다. 제 1 조건 기억부(134)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 시간인 제 1 시간(T1)이 기억되어 있다. 제 2 조건 기억부(135)는, 제 1 시간(T1)보다 긴 시간인 제 2 시간(T2)이 기억되어 있다. 타이머(137)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 제 1 시간(T1) 경과할 때까지를 카운트하는 동시에, 제 2 시간(T2) 경과할 때까지를 카운트한다. 직후 지령 발생부(132)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 타이머(137)가 제 1 시간(T1)의 경과를 인식할 때까지, 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 개방도 감소 지령 발생부(133)는, 타이머(137)가 제 1 시간(T1)의 경과를 인식하고 나서 제 2 시간(T2)의 경과를 인식할 때까지, 제 2 밸브 지령(RVO2)을 출력한다.
흡기 밸브 지령 발생부(140)는, 제 1 밸브 지령 발생부(141)와, 제 3 조건 기억부(142)와, 타이머(143)를 갖는다. 제 1 밸브 지령 발생부(141)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수한 직후에, 미리 정한 차단시 개방도를 나타내는 밸브 지령을 제 1 밸브 지령(SVO1)으로서 출력한다. 제 3 조건 기억부(142)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 연소통(22)이 충분히 냉각되어 있는 상태로 되돌아왔다고 상정되는 시간인 제 3 시간(T3)(＞T1, T2)이 기억되어 있다. 타이머(143)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 제 3 시간(T3) 경과할 때까지를 카운트한다. 제 1 밸브 지령 발생부(141)는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 타이머(143)가 제 3 시간(T3)의 경과를 인식할 때까지, 제 1 밸브 지령(SVO1)을 발생한다.
리턴 밸브 지령 출력부(151)는, 선택부(152)와, 지령 변환부(153)를 갖는다. 선택부(152)는, 리턴 밸브 지령 발생부(120)로부터의 제 1 밸브 지령(RVO1) 및 제 2 밸브 지령(RVO2)과, 기준 지령 발생부(110)로부터 기준 지령(BVO) 중, 어느 하나의 지령을 선택한다. 선택부(152)는, 제 2 밸브 지령(RVO2) 외에, 제 1 밸브 지령(RVO1) 또는 기준 지령(BVO)이 입력한 경우, 제 2 밸브 지령(RVO2)을 선택한다. 선택부(152)는, 제 1 밸브 지령(RVO1)과 기준 지령(BVO)이 입력된 경우, 개방도로서 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택한다. 지령 변환부(153)는, 선택부(152)가 선택한 하나의 지령을 리턴 밸브(58)의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환하고, 이 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다. 이 지령 변환부(153)는, 선택부(152)가 선택한 하나의 지령이 기준 지령(BVO)인 경우, 밸브 지령의 지령값이 미리 정해진 값 미만일 때, 기준 지령(BVO)을, 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 리턴 밸브(58)의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환한다. 밸브 지령의 지령값이 미리 정해진 값 이상일 때, 기준 지령(BVO)을, 밸브 지령의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환한다.
흡기 밸브 지령 출력부(155)도, 선택부(156)와, 지령 변환부(157)를 갖는다. 선택부(156)는, 흡기 밸브 지령 발생부(140)로부터의 제 1 밸브 지령(SVO1)과 기준 지령 발생부(110)로부터 기준 지령(BVO) 중, 어느 하나의 지령을 선택한다. 선택부(156)는, 제 1 밸브 지령(SVO1)과 기준 지령(BVO)이 입력된 경우, 제 1 밸브 지령(SVO1)을 선택한다. 바꾸어 말하면, 선택부(156)는, 제 1 밸브 지령(SVO1)과 기준 지령(BVO)이 입력한 경우, 개방도로서 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택한다. 지령 변환부(157)는, 선택부(156)가 선택한 하나의 지령을 흡기 밸브(57)의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환하고, 이 흡기 밸브 지령(SVO)을 흡기 밸브(57)로 출력한다. 이 지령 변환부(157)는, 선택부(156)가 선택한 하나의 지령이 기준 지령(BVO)인 경우, 밸브 지령의 지령값이 미리 정해진 값 미만일 때, 기준 밸브 지령을, 밸브 지령의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환한다. 밸브 지령의 지령값이 미리 정해진 값 이상일 때, 기준 지령(BVO)을, 밸브 지령의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 흡기 밸브(57)의 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환한다.
여기서, 리턴 밸브 지령 출력부(151)의 지령 변환부(153) 및 흡기 밸브 지령 출력부(155)의 지령 변환부(157)에 있어서의 기준 지령(BVO)의 변환 형태에 대하여, 도 4를 이용하여 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 밸브 지령에 관한 전술의 미리 정해진 값을 50%로 한다. 또한, 밸브 지령에 관한 전술의 미리 정해진 값은, 리턴 밸브(58)의 밸브 특성 등에 따라서 정해지는 값이기 때문에, 이 값에 한정되지 않는다.
리턴 밸브 지령 출력부(151)의 지령 변환부(153)는, 밸브 지령의 지령값이 미리 정해진 50% 미만인 경우, 기준 지령(BVO)을, 기준 지령(BVO)이 나타내는 개방도 및 밸브 지령의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환한다. 바꾸어 말하면, 지령 변환부(153)는, 기준 지령(BVO)을, 기준 지령(BVO)이 나타내는 개방도 및 밸브 지령의 지령값이 증가함에 따라서 리턴 밸브(58)의 개방도가 작아지는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환한다. 밸브 지령의 지령값이 0%인 경우, 이 리턴 밸브 지령(RVO)이 나타내는 개방도는 예를 들면 100%이다. 또한, 밸브 지령의 지령값이 50% 이상인 경우, 이 리턴 밸브 지령(RVO)이 나타내는 개방도는 예를 들면 0%로 일정하다.
흡기 밸브 지령 출력부(155)의 지령 변환부(157)는, 밸브 지령의 지령값이 미리 정해진 50% 이상일 때, 기준 지령(BVO)을, 기준 지령(BVO)이 나타내는 개방도 및 밸브 지령의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환한다. 바꾸어 말하면, 지령 변환부(157)는, 이 경우, 기준 지령(BVO)을, 기준 지령(BVO)이 나타내는 개방도 및 밸브 지령의 지령값이 증가함에 따라서 흡기 밸브(57)의 개방도가 커지는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환한다. 밸브 지령의 지령값이 50%의 경우, 이 흡기 밸브 지령(SVO)이 나타내는 개방도는 예를 들면 20%이다. 또한, 밸브 지령의 지령값이 50% 미만인 경우, 이 흡기 밸브 지령(SVO)이 나타내는 개방도는 예를 들면 20%로 일정하다.
다음에, 도 5에 나타내는 흐름도에 따라서, 제어 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.
검지기(64)는, 상시, 냉각 공기의 상태량을 검지하고, 이것을 제어 장치(100)로 이송한다(검지 공정).
제어 장치(100)의 접수부(101)는, 상위 제어 장치(160)로부터 부하 지령(LO) 및 부하 차단 지령(LC)을 접수하는 동시에, 검지기(64)에서 검지된 냉각 공기의 상태량을 수시로 접수한다(S1 : 접수 공정).
제어 장치(100)의 기준 지령 발생부(110)는, 접수부(101)가 접수한 부하 지령 등에 따른 기준 지령(BVO)을 발생한다(S2 : 지령 발생 공정). 제어 장치(100)의 리턴 밸브 지령 발생부(120)는, 접수부(101)가 접수한 상태량 등에 따른 리턴 밸브(58)용의 밸브 지령을 발생한다(S3 : 리턴 밸브 지령 발생 공정). 또한, 이 리턴 밸브 지령 발생 공정(S3)과 병행하여, 제어 장치(100)의 흡기 밸브 지령 발생부(140)는, 접수부(101)가 접수한 상태량 등에 따른 흡기 밸브(57)용의 밸브 지령을 발생한다(S4 : 흡기 밸브 지령 발생 공정).
기준 지령 발생 공정(S2)에서는, 기준 지령 발생부(110)의 목표 유량 발생부(111)가, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하에 따른 승압기(61)의 목표 유량을 발생한다. 이 목표 유량은, 전술한 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 값이다. 기준 지령 발생부(110)의 유량 편차 연산부(113)는, 토출 유량계(69)에서 검지된 토출 유량(Fo)과 목표 유량의 편차(Δ)를 구한다. 기준 지령 발생부(110)의 PI 제어부(114)는, 유량 편차(Δ)에 따른 비례·적분 동작분을 구하고, 이 비례·적분 동작분에 따른 리턴 밸브(58) 및 흡기 밸브(57)에 대한 기준 지령(BVO)을 발생한다.
리턴 밸브 지령 발생 공정(S3)에서는, 전술과 같이, 승압기(61)의 안티 서지 제어를 분담한다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 승압기(61)의 운전점(X1)이 컨트롤 라인(Lco)에 도달한 경우, 통상 운전시의 조작 조건과는 다른 목표 유량이 제어 장치에 부여된다. 리턴 밸브 지령 발생부(120)의 제 1 밸브 지령 발생부(121)는, 토출 유량계(72)에서 검출된 체적 유량(Fo)과 목표 유량의 편차(Δ)를 구한다. 그리고, 이 유량 편차(Δ)에 따른 비례·적분 동작분을 구하고 이에 따른 리턴 밸브(58)의 개방도를 나타내는 밸브 지령을 제 1 밸브 개방도 지령(ROV1)으로서 출력한다.
또한, 리턴 밸브 지령 발생 공정(S3)에서는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면, 리턴 밸브(58)용의 제 2 밸브 지령 발생부(131)가 리턴 밸브(58)용의 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다(S3b : 제 2 밸브 지령 발생 공정). 또한, 이 제 2 밸브 지령 발생 공정(S3b)의 상세에 대해서는 후술한다.
흡기 밸브 지령 발생 공정(S4)에서는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면, 흡기 밸브(57)용의 제 1 밸브 지령 발생부(141)가 미리 기억되어 있는 차단시 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령(SVO1)을 발생한다(S4a : 제 1 밸브 지령 발생 공정). 이 차단시 개방도는, 예를 들면, 흡기 밸브(57)의 완전 개방의 개방도이다. 또한, 차단시 개방도는, 제 1 밸브 지령(SVO1)을 발생한 시점에서의 기준 지령(BVO)에 기초하는 흡기 밸브 지령(SVO)이 나타내는 개방도보다 큰 개방도이면 좋으며, 예를 들면, 개방도 90%라도 좋다.
리턴 밸브 지령 출력부(151)는, 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다(S5 : 리턴 밸브 지령 출력 공정). 흡기 밸브 지령 출력부(155)는, 흡기 밸브 지령(SVO)을 흡기 밸브(57)로 출력한다(S6 : 흡기 밸브 지령 출력 공정).
리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에서는, 리턴 밸브 지령 출력부(151)의 선택부(152)가, 리턴 밸브(58)에 관한 제 1 밸브 지령(RVO1), 제 2 밸브 지령(RVO2), 기준 지령(BVO) 중, 어느 하나의 지령을 선택한다(S5a : 선택 공정). 선택부(152)는, 어느 복수의 지령을 접수하면, 기본적으로, 복수의 지령 중, 리턴 밸브(58)의 개방도로서 가장 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택한다. 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에서는, 또한, 리턴 밸브 지령 출력부(151)의 지령 변환부(153)가, 선택 공정(S5a)에서 선택된 하나의 지령을 리턴 밸브(58)의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환하고, 이 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다(S5b : 지령 변환 공정).
흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에서는, 흡기 밸브 지령 출력부(155)의 선택부(156)가, 흡기 밸브(57)에 관한 제 1 밸브 지령(SVO1)과 기준 지령(BVO) 중, 어느 하나의 지령을 선택한다(S6a : 선택 공정). 선택부(156)는, 어느쪽이든 복수의 지령을 접수하면, 복수의 지령 중, 흡기 밸브(57)의 개방도로서 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택한다. 흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에서는, 또한, 흡기 밸브 지령 출력부(155)의 지령 변환부(157)가, 선택 공정(S6a)에서 선택된 하나의 지령을 흡기 밸브(57)의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환하고, 이 흡기 밸브 지령(SVO)을 흡기 밸브(57)로 출력한다(S6b : 지령 변환 공정).
예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 승압기(61)의 운전점(X1, X3)이, 컨트롤 라인(Lco)보다 압력비가 낮고 또한 체적 유량이 많은 측에 위치하며, 또한 리턴 밸브 지령 발생부(120)가 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생하고 있지 않은 경우, 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 선택 공정(S5a)에서는, 리턴 밸브(58)에 관한 제 1 밸브 지령(RVO1)과 기준 지령(BVO) 중, 기준 지령(BVO)을 선택한다. 또한, 승압기(61)의 운전점(X1, X3)이 컨트롤 라인(Lco)보다 압력비가 낮고 또한 체적 유량이 많은 측에 위치하며, 또한 흡기 밸브 지령 발생부(140)가 제 1 밸브 지령(SVO1)을 발생하고 있지 않은 경우, 흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에 있어서의 선택 공정(S6a)에서는, 기준 지령(BVO)을 선택한다.
기준 지령(BVO)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)이 리턴 밸브(58)로 출력되면, 리턴 밸브(58)의 개방도는, 이 리턴 밸브 지령(RVO)이 나타내는 개방도가 된다. 기준 지령(BVO)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)이 나타내는 개방도는, 도 2를 이용하여 전술한 바와 같이, 밸브 지령의 지령값이 0%의 경우, 예를 들면 100%로, 밸브 지령의 지령값이 50%에 가까워짐에 따라서 점차 작아지고, 밸브 지령의 지령값이 50%이면, 예를 들면 0%가 된다. 밸브 지령의 지령값이 커짐에 따라서, 리턴 밸브(58)의 개방도가 작아지면, 리턴 라인(56)을 흐르는 냉각 공기가 적어지고, 반대로, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기가 많아진다. 따라서, 밸브 지령의 지령값이 50% 미만인 경우, 지령값이 커짐에 따라서, 리턴 밸브(58)의 개방도가 작아져, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이 많아진다. 한편, 밸브 지령의 지령값이 50% 이상이 되면, 지령값이 커져도, 리턴 밸브(58)의 개방도가 예를 들면 0%로 유지된다.
기준 지령(BVO)에 기초하는 흡기 밸브 지령(SVO)이 흡기 밸브(57)로 출력되면, 흡기 밸브(57)의 개방도는, 이 흡기 밸브 지령(SVO)이 나타내는 개방도가 된다. 기준 지령(BVO)에 기초하는 흡기 밸브 지령(SVO)이 나타내는 개방도는, 도 2를 이용하여 전술한 바와 같이, 밸브 지령의 지령값이 50% 미만인 경우, 예를 들면 20%로 일정하다. 또한, 밸브 지령의 지령값이 50% 이상인 경우, 기준 지령(BVO)에 기초하는 흡기 밸브 지령(SVO)이 나타내는 개방도는, 지령값이 커짐에 따라서, 점차 커진다. 흡기 밸브(57)의 개방도가 커지면, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기가 많아진다. 따라서, 밸브 지령의 지령값이 50% 이상인 경우, 부하가 커짐에 따라서, 흡기 밸브(57)의 개방도가 커져, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이 많아진다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 승압기(61)의 운전점이, 컨트롤 라인(Lco)보다 압력비가 낮고 또한 체적 유량이 많은 측에 위치하며, 또한 밸브 지령의 지령값이 50% 미만인 경우, 지령값이 커짐에 따라서, 리턴 밸브(58)의 개방도를 작게 하여, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량을 많게 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 승압기(61)의 운전점이, 컨트롤 라인(Lco)보다 압력비가 낮고, 또한 체적 흡기 유량이 많은 측에 위치하며, 또한 밸브 지령의 지령값이 50% 이상인 경우, 지령값이 커짐에 따라서, 흡기 밸브(57)의 개방도를 크게 하여, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량을 많게 한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 승압기(61)의 운전점(X1, X3)이 컨트롤러 라인(Lco)에 도달한 경우, 승압기(61)는 안티 서지 제어의 운전에 들어가고, 통상 운전시의 조작 조건과는 다른 목표 유량이 제어 장치에 부여되고, 리턴 밸브(58)의 개방도가 개방되는 방향의 제 1 밸브 지령(RVO1)을 발생한다. 이 때문에, 제 1 밸브 지령(RVO1)이 나타내는 개방도는 기준 지령(BVO)이 나타내는 개방도보다 커진다. 따라서, 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 선택 공정(S5a)에서는, 제 1 밸브 지령(RVO1)과 기준 지령(BVO)을 접수하여도, 큰 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령(RVO1)을 선택한다. 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 지령 변환 공정(S5b)에서는, 이 제 1 밸브 지령(RVO1)을 리턴 밸브(58)의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환하고, 이 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다.
또한, 밸브 지령의 지령값이 50% 미만인 경우도, 50% 이상인 경우도, 승압기(61)의 운전점이 컨트롤 라인(Lco) 상, 또는 서지 영역 내에 위치하게 되어, 승압기(61)에서 서징의 발생이 높아지면, 리턴 밸브 지령 발생부(120)로부터의 리턴 밸브(58)의 개방도를 크게 하는 제 1 밸브 지령(RVO1)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)이 리턴 밸브(58)로 출력된다.
한편, 승압기(61)에서 서징의 발생이 높아져도, 흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에서는, 흡기 밸브 지령 발생 공정(S4)에서 제 1 밸브 지령(SVO1)이 발생되지 않는 한, 기준 지령(BVO)에 기초하는 흡기 밸브 지령(SVO)이 흡기 밸브(57)로 출력된다.
제 1 밸브 지령(RVO1)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)이 리턴 밸브(58)로 출력되면, 리턴 밸브(58)의 개방도가 커져, 리턴 라인(56)을 흐르는 냉각 공기의 유량이 많아진다. 그 결과, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량은 많아지지 않지만, 승압기(61)를 통과하는 냉각 공기의 유량이 많아질 뿐만 아니라, 승압기(61)의 압력비가 작아진다. 이 때문에, 승압기(61)에서의 서징 발생이 억제된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 승압기(61)의 운전점(X1, X3)이 컨트롤 라인(Lco) 상의 점(X2, X4), 또는 서지 영역 내에 위치하게 되고, 승압기(61)에서 서징 발생이 높아진 경우, 오로지, 리턴 밸브(58)의 개방도가 제어되어, 서징 발생이 억제된다.
그런데, 부하 차단 지령(LC)이 출력되면, 상위 제어 장치(160) 등으로부터의 지시로 차단기(41)가 개방되어, 발전기(40)와 전력 계통(45)의 사이의 전기적 접속이 끊어진다. 또한, 상위 제어 장치(160) 등으로부터의 지시로 연료 밸브(26)가 폐쇄되어 연소기(20)로의 연료 공급이 끊어진다. 그 결과, 부하 차단시에는, 공기 압축기(10)의 토출압이 급격하게 저하한다. 이 때문에, 승압기(61)의 흡기압도, 공기 압축기(10)의 토출압의 급격한 저하에 따라서, 급격하게 저하한다. 한편, 승압기(61)의 토출압은, 냉각 공기 라인(51)의 존재에 의해, 공기 압축기(10)의 토출압의 저하에 대하여 느리게 저하한다. 이 때문에, 부하 차단 직후에서는, 일시적으로, 승압기(61)의 압력비가 높아진다. 따라서, 부하 차단시에는, 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 급격하게 높아진다.
부하 차단시, 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 높아지기 때문에, 리턴 밸브(58)에 관한 제 1 밸브 지령(RVO1)이 나타내는 개방도도 커진다. 리턴 밸브 지령 발생부(120)의 제 1 밸브 지령 발생부(121)는, 부하 차단 후에 검지기(64)에 의해 검지된 각종 상태량에 따라서, 제 1 밸브 지령(RVO1)을 발생한다. 이 때문에, 리턴 밸브 지령 발생부(120)의 제 1 밸브 지령 발생부(121)는, 부하 차단이 발생한 경우, 승압기(61)의 운전점(X1, X3)이 컨트롤 라인(Lco)에 도달하고 처음으로 제 1 밸브 지령(RVO1)을 발생하고, 서지 라인(Ls)에 달하고 리턴 밸브(58)를 강제적으로 개방으로 하는 제 1 밸브 지령(RVO1)을 발생한다. 그 결과, 승압기(61)의 서징을 회피할 수 있지만, 응답성이 나쁘다.
그래서, 리턴 밸브 지령 발생 공정(S3)에서는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면, 검지기(64)에 의해 검지된 각종 상태량에 관계없이, 전술한 바와 같이, 즉시, 리턴 밸브(58)용의 제 2 밸브 지령 발생부(131)가 리턴 밸브(58)용의 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다(S3b : 제 2 밸브 지령 발생 공정). 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 선택 공정(S5a)에서는, 제 2 밸브 지령(RVO2)이 발생하면, 다른 지령에 우선하여, 이 제 2 밸브 지령(RVO2)을 선택한다. 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 지령 변환 공정(S5b)에서는, 이 제 2 밸브 지령(RVO2)을 리턴 밸브(58)의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령(RVO)으로 변환하고, 이 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다.
본 실시형태에서는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면, 부하 지령이 나타내는 부하의 값에 관계없이, 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에서는, 제 2 밸브 지령(RVO2)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다.
리턴 밸브(58)용의 제 2 밸브 지령 발생 공정(S3b)에서는, 부하 차단 지령(LC)을 받으면, 즉시, 직후 지령 발생부(132)가 미리 기억되어 있는 차단시 개방도를 나타내는 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 이 차단시 개방도는, 예를 들면, 리턴 밸브(58)의 완전 개방의 개방도이다. 또한, 차단시 개방도는, 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한 시점에서의 제 1 밸브 지령(RVO1)이 나타내는 개방도보다 큰 개방도이면 좋으며, 예를 들면, 개방도 90%라도 좋다.
이 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면(t0), 리턴 밸브(58)의 개방도는, 즉시, 차단시 개방도까지 커진다.
리턴 밸브(58)용의 제 2 밸브 지령 발생 공정(S3b)에서는, 타이머(137)에 의해, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터의 시간이 카운트된다. 직후 지령 발생부(132)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때(t0)로부터, 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)에 도달할 때까지, 차단시 개방도를 나타내는 제 2 밸브 지령(RVO2)을 계속하여 발생한다.
타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)에 도달하면, 직후 지령 발생부(132)는, 차단시 개방도를 나타내는 제 2 밸브 지령(RVO2)의 발생을 중지한다. 그 대신, 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)에 도달하면, 개방도 감소 지령 발생부(133)가 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 개방도 감소 지령 발생부(133)는, 차단시 개방도와 변화율 기억부(136)에 기억되어 있는 변화율(r)을 이용하여, 제 1 시간(T1) 경과 후의 각 시각에 있어서의 리턴 밸브(58)의 개방도를 나타내는 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 즉, 개방도 감소 지령 발생부(133)는, 차단시 개방도로부터 일정한 변화율(r)로 개방도가 작아지는 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 이 폐쇄측으로의 변화율(r)은, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 제 1 밸브 지령(RVO1)이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 크다.
개방도 감소 지령 발생부(133)는, 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 2 시간(T2)(＞T1)에 도달할 때까지, 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 2 시간(T2)에 도달하면, 개방도 감소 지령 발생부(133)는, 제 2 밸브 지령(RVO2)의 발생을 중지한다.
리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에서는, 제 2 밸브 지령 발생부(131)의 직후 지령 발생부(132) 및 개방도 감소 지령 발생부(133)로부터 제 2 밸브 지령(RVO2)이 발생하고 있는 동안, 이 제 2 밸브 지령(RVO2)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다. 그 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)에 도달하고 나서 제 2 시간에 도달할 때까지, 리턴 밸브(58)의 개방도는, 일정한 변화율(r)로 작아진다.
제 2 밸브 지령 발생부(131)의 직후 지령 발생부(132) 및 개방도 감소 지령 발생부(133)가 제 2 밸브 지령(RVO2)의 발생을 중지한 시점, 즉, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터 제 2 시간(T2) 경과한 시점에서는, 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮게 되어 있다. 이 때문에, 이 시점에서의 리턴 밸브(58)에 관한 제 1 밸브 지령(RVO1)이 나타내는 개방도보다, 기준 지령(BVO)이 나타내는 개방도가 커진다. 따라서, 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 선택 공정(S5a)에서는, 제 1 밸브 지령(RVO1)과 기준 지령(BVO) 중, 기준 지령(BVO)을 선택한다. 리턴 밸브 지령 출력 공정(S5)에 있어서의 지령 변환 공정(S5b)에서는, 이 기준 지령(BVO)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다.
부하 차단시에 있어서의 승압기(61)에서의 서징 발생을 억제한다고 하는 관점에서는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수한 후, 리턴 밸브(58)의 개방도를 차단시 개방도로 하고, 그 후에도, 차단시 개방도를 계속 유지하고 있어도 아무런 지장은 없다. 그렇지만, 리턴 밸브(58)의 개방도를 차단시 개방도로 하면, 승압기(61)로부터 토출 라인(55)을 거쳐 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이 감소하여, 연소통(22)이 소손될 우려가 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 제 1 시간(T1)이 경과하면, 리턴 밸브(58)의 개방도를 일정한 변화율(r)로 작게 하고 있다. 그 결과, 승압기(61)로부터 토출 라인(55)을 거쳐 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이 증가하여, 연소통(22)의 소손을 억제할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 리턴 밸브(58)의 폐쇄측으로의 변화율(r)이, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 제 1 밸브 지령(RVO1)이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 크기 때문에, 리턴 밸브(58)의 개방도가 급격하게 작아진다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이 부하 차단 직후에 일시적으로 적어지지만, 이 냉각 공기의 유량이 급격하게 회복된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 연소통(22)의 소손을 보다 억제할 수 있다.
흡기 밸브 지령 발생 공정(S4)에 있어서의 제 1 밸브 지령 발생 공정(S4a)에서는, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면, 검지기(64)에 의해 검지된 각종 상태량에 관계없이, 전술한 바와 같이, 즉시, 흡기 밸브(57)용의 제 1 밸브 지령 발생부(141)가 흡기 밸브(57)용의 제 1 밸브 지령(SVO1)을 발생한다. 흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에 있어서의 선택 공정(S6a)에서는, 이 제 1 밸브 지령(SVO1)이 발생하면, 다른 지령에 우선하여, 이 제 1 밸브 지령(SVO1)을 선택한다. 흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에 있어서의 지령 변환 공정(S6b)에서는, 이 제 1 밸브 지령(SVO1)을 흡기 밸브(57)의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령(SVO)으로 변환하고, 이 흡기 밸브 지령(SVO)를 흡기 밸브(57)로 출력한다. 그 결과, 흡기 밸브(57)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수하면(t0), 즉시, 차단시 개방도, 이 경우는 완전 개방이 된다. 따라서, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량이 급격하게 증가한다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 이 흡기 밸브(57)의 동작에 의해, 부하 차단시에 있어서의 서징 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 흡기 밸브(57)의 강제 개방에 의해서도, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 체적 유량이 급격하게 증가하는 동시에, 토출 라인(55)을 거쳐 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 체적 유량도 증가하므로, 연소통(22)의 소손을 억제할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 리턴 밸브(58)가 차단시 개방도가 된 것에 기인한, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기 유량의 감소를, 이 흡기 밸브(57)의 강제 개방에 의해 상쇄할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이 관점에서도, 연소통(22)의 소손을 억제할 수 있다.
흡기 밸브(57)의 제 1 밸브 지령 발생 공정(S4a)에서는, 타이머(143)에 의해, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터의 시간이 카운트된다. 제 1 밸브 지령 발생 공정(S4a)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터(t0), 타이머(143)에 의해 카운트 된 시간이 제 3 시간(T3)(＞T2)에 도달할 때까지, 차단시 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령(SVO1)을 계속하여 발생한다. 흡기 밸브(57)의 제 1 밸브 지령 발생 공정(S4a)에서는, 타이머(143)에 의해 카운트 된 시간이 제 3 시간(T3)에 도달하면, 제 1 밸브 지령(SVO1)의 발생을 중지한다. 흡기 밸브(57)의 제 1 밸브 지령 발생 공정(S4a)에서의 제 1 밸브 지령(SVO1)의 발생이 중지되면, 즉, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터 제 3 시간(T3) 경과하면, 흡기 밸브 지령 출력 공정(S6)에서는, 기준 지령(BVO)에 기초하는 흡기 밸브 지령(SVO)을 흡기 밸브(57)로 출력한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 부하 차단시에 있어서의 승압기(61)의 서징 발생의 가능성을 저하시키면서, 고온 부품인 연소통(22)을 냉각할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 미리 정해져 있는 제 1 조건으로서, 제 1 시간(T1)을 채용하고 있다. 그렇지만, 이 제 1 조건으로서는, 검지기(64)에서 검지된 상태량에 의해 정해지는 승압기(61)의 현상의 운전점이, 서징 발생의 가능성이 낮은 영역에 도달하는 것을 조건으로 하여도 좋다. 즉, 제 1 조건은, 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 조건이면, 어떤 조건이라도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 2 조건으로서, 제 2 시간(T2)을 채용하고 있다. 그렇지만, 이 제 2 조건으로서는, 토출 유량계(69)에서 검지되는 토출 유량이 제 1 조건을 만족한 시점에 있어서의 토출 유량보다 많은 유량에 도달하는 것을 조건으로 하여도 좋다.
「변형예」
이상에서 설명한 가스 터빈 설비의 일 실시형태의 변형예에 대해, 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 변형예의 가스 터빈 설비는, 제어 장치(100a)의 구성이 상기 실시형태에 있어서의 제어 장치(100)의 구성과 다른 것을 제외하고, 상기 실시형태의 가스 터빈 설비와 동일하다. 따라서, 이하에서는, 본 변형예의 제어 장치(100a)에 대하여 설명한다.
본 변형예의 제어 장치(100a)도, 상기 실시형태의 제어 장치(100)와 마찬가지로, 접수부(101)와, 기준 지령 발생부(110)와, 리턴 밸브 지령 발생부(120a)와, 흡기 밸브 지령 발생부(140)와, 리턴 밸브 지령 출력부(151)와, 흡기 밸브 지령 출력부(155)를 갖는다. 리턴 밸브 지령 발생부(120a)는, 상기 실시형태에 있어서의 리턴 밸브 지령 발생부(120)와 마찬가지로, 제 1 밸브 지령 발생부(121)와, 제 2 밸브 지령 발생부(131a)를 갖는다. 제 2 밸브 지령 발생부(131a)는, 상기 실시형태에 있어서의 제 2 밸브 지령 발생부(131)와 마찬가지로, 직후 지령 발생부(132)와 개방도 감소 지령 발생부(133a)와, 타이머(137)와, 제 1 조건 기억부(134)와, 제 2 조건 기억부(135a)를 갖는다. 단, 본 변형예의 개방도 감소 지령 발생부(133a)는, 상기 실시형태의 개방도 감소 지령 발생부(133)와 다르다. 또한, 본 변형예의 제 2 조건 기억부(135a)에는, 상기 실시형태의 제 2 조건 기억부(135)와 달리, 미리 정해진 토출 유량(Q2)이 제 2 조건으로서 기억되어 있다.
본 변형예의 개방도 감소 지령 발생부(133a)는, 압력비 연산부(211)와, 목표 유량 발생부(212)와, 유량 연산부(213)와, 유량 편차 연산부(214)와, PI 제어부(215)를 갖는다. 압력비 연산부(211)는, 흡기 압력계(66), 토출 압력계(71)에서 검지된 흡기압(Pi), 토출압(Po)으로부터 압력비를 구한다. 목표 유량 발생부(212)는, 승압기(61)의 압력비에 대한 체적 흡기 유량을 구한다. 유량 연산부(213)는, 흡기 온도(Ti), 흡기압(Pi), 토출 온도(To), 토출압(Po), 토출 유량계(72)에서 검지된 체적 유량(Fo)을 이용하여, 승압기(61)의 체적 흡기 유량을 구한다. 유량 편차 연산부(214)는, 목표 유량에 대한 체적 흡기 유량과의 편차(Δ)를 구한다. PI 제어부(215)는, 유량 편차(Δ)에 따른 리턴 밸브(58)의 비례·적분 동작분의 개방도 보정량을 구하고, 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다.
단, 개방도 감소 지령 발생부(133a)의 PI 제어부(215)에 있어서의 비례 게인 및 적분 게인은, 기준 지령 발생부(110)의 PI 제어부(114)에 있어서의 비례 게인 및 적분 게인과 다르다. 구체적으로는, 이 PI 제어부(215)에 의해 구해지는 비례·적분 동작 분의 개방도 보정량이, 기준 지령 발생부(110)의 PI 제어부(114)에 의해 구해지는 비례·적분 동작 분의 개방도 보정량보다, 커지도록, 이 PI 제어부(215)에 있어서의 비례 게인 및 적분 게인이 설정되어 있다.
본 변형예에서도, 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)에 도달하면, 개방도 감소 지령 발생부(133a)가 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)이 된 시점에서의 리턴 밸브(58)의 개방도는, 차단시 개방도이다. 또한, 타이머(137)에 의해 카운트 된 시간이 제 1 시간(T1)이 된 시점에서는, 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮게 되어 있다. 이 때문에, 개방도 감소 지령 발생부(133a)는, 시간 경과에 따라서 점차 작아지는 개방도를 나타내는 제 2 밸브 지령(RVO2)을 발생한다. 리턴 밸브 지령 출력부(151)는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 직후 지령 발생부(132) 및 개방도 감소 지령 발생부(133a)로부터의 제 2 밸브 지령(RVO2)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다.
본 변형예에서는, 제 1 시간(T1) 경과 후에 있어서, 목표 유량 발생부(212)가 구하는 목표 유량, 및/또는 유량 연산부(213)가 구하는 체적 흡기 유량이 변화하면, 유량 편차 연산부(214)가 구하는 유량 편차(Δ)가 변화한다. 이 유량 편차(Δ)가 변화하면, PI 제어부(215)가 구하는 리턴 밸브(58)의 비례·적분 동작 분의 개방도 보정량도 변화하기 때문에, 제 1 시간(T1) 경과 후의 리턴 밸브(58)의 개방도 변화율이 일정하지 않다. 따라서, 본 변형예에서는, 상기 실시형태와 같이, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터 제 2 시간(T2) 경과하여도, 고온 부품으로 이송되는 냉각 공기의 유량이 고온 부품의 냉각에 충분하지 않은 경우가 있다. 또한, 반대로, 접수부(101)가 부하 차단 지령(LC)을 접수했을 때부터 제 2 시간(T2) 경과하기 전에, 고온 부품으로 이송되는 냉각 공기의 유량이 고온 부품의 냉각에 충분하게 되는 경우도 있다. 그래서, 본 변형예에서는, 제 2 조건 기억부(135a)에는, 제 2 조건으로서 고온 부품의 냉각에 충분한 미리 정한 토출 유량(Q2)이 기억되어 있다.
개방도 감소 지령 발생부(133a)는, 토출 유량계(72)에서 검지된 토출 유량이 제 2 조건 기억부(135a)에 기억되어 있는 토출 유량(Q2)이 되면, 제 2 밸브 지령(RVO2)의 발생을 중지한다. 리턴 밸브 지령 출력부(151)는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 개방도 감소 지령 발생부(133a)가 제 2 밸브 지령(RVO2)의 발생을 중지하면, 기준 지령(BVO)에 기초하는 리턴 밸브 지령(RVO)을 리턴 밸브(58)로 출력한다.
이상과 같이, 본 변형예에서도, 부하 차단 지령(LC)을 접수하고 나서 승압기(61)에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 제 1 시간(T1)이 경과하면, 리턴 밸브(58)의 개방도가 작아진다. 그 결과, 본 변형예에서도, 승압기(61)로부터 토출 라인(55)을 거쳐 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이, 부하 차단 후에는 감소하지만, 제 1 시간(T1)이 경과하면, 이 냉각 공기의 유량이 증가하여, 연소통(22)의 소손을 억제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 개방도 감소 지령 발생부(133a)의 PI 제어부(215)에 있어서의 비례 게인 및 적분 게인은, PI 제어부(215)에 의해 구해지는 비례·적분 동작 분의 개방도 보정량이, 기준 지령 발생부(110)의 PI 제어부(114)에 의해 구해지는 비례·적분 동작 분의 개방도 보정량보다, 커지도록 설정되어 있다. 이 때문에, 개방도 감소 지령 발생부(133a)로부터의 제 2 밸브 지령(RVO2)으로 정해지는 리턴 밸브(58)의 폐쇄측으로의 변화율은, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 기준 지령(BVO)으로 정해지는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 커진다. 따라서, 본 변형예에서도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 제 1 시간(T1) 경과 후, 리턴 밸브(58)의 개방도는 급격하게 작아진다. 이 때문에, 본 변형예에서도, 부하 차단 직후에서 저하한 냉각 공기의 유량이 급격하게 회복한다.
「그 외의 변형예」
상기 실시형태 및 상기 변형예에 있어서, 제어 장치(100, 100a)와 상위 제어 장치(160)는 별체이지만, 이들은 일체라도 좋다.
상기 실시형태 및 상기 변형예의 냉각 계통(50)은, 고온 부품으로서의 연소통(22)에 냉각 공기를 이송한다. 그렇지만, 냉각 계통(50)은, 고온 부품이면, 연소통(22) 이외의 부품에 냉각 공기를 이송하여도 좋다. 예를 들면, 터빈(30)의 동익(35)이나 정익(39)에 냉각 공기를 이송하여도 좋다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명의 일 태양에서는, 부하 차단시에 있어서의 승압기에서의 서징 발생의 가능성을 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 일 태양에 의하면, 부하 차단시라도 고온 부품으로 냉각 공기를 이송하여, 이 고온 부품을 냉각할 수 있다.
1 : 가스 터빈
2：가스 터빈 로터
6 : 중간 차실 7 : 가스 터빈 차실
10 : 공기 압축기 12 : 압축기 로터
17 : 압축기 차실 20 : 연소기
21 : 연료 분출기 22 : 연소통
25 : 연료 라인 26 : 연료 밸브
30 : 터빈 31 : 연소 가스 유로
32 : 터빈 로터 33 : 로터축
34 : 동익렬 35 : 동익
37 : 터빈 차실 38 : 정익렬
39 : 정익 40 : 발전기
41 : 차단기 50 : 가스 터빈 냉각 계통
51 : 냉각 공기 라인 52 : 흡기 라인
53 : 미냉각 흡기 라인 54 : 냉각이 완료된 흡기 라인
55 : 토출 라인 56 : 리턴 라인
57 : 흡기 밸브 58 : 리턴 밸브
61 : 승압기 63 : 냉각기
64 : 검지기 65 : 흡기 온도계
66 : 흡기 압력계 67, 70 : 토출 온도계
68, 71 : 토출 압력계 69, 72 : 토출 유량계
73 : 출력계 100, 100a : 제어 장치
101 : 접수부 110 : 기준 지령 발생부
120, 120a : 리턴 밸브 지령 발생부 121 : 제 1 밸브 지령 발생부
131, 131a : 제 2 밸브 지령 발생부 132 : 직후 지령 발생부
133, 133a : 개방도 감소 지령 발생부 137 : 타이머
140 : 흡기 밸브 지령 발생부 141 : 제 1 밸브 지령 발생부
143 : 타이머 151 : 리턴 밸브 지령 출력부
152, 156 : 선택부 153, 157 : 지령 변환부
155 : 흡기 밸브 지령 출력부 160 : 상위 제어 장치
6 : 중간 차실 7 : 가스 터빈 차실
10 : 공기 압축기 12 : 압축기 로터
17 : 압축기 차실 20 : 연소기
21 : 연료 분출기 22 : 연소통
25 : 연료 라인 26 : 연료 밸브
30 : 터빈 31 : 연소 가스 유로
32 : 터빈 로터 33 : 로터축
34 : 동익렬 35 : 동익
37 : 터빈 차실 38 : 정익렬
39 : 정익 40 : 발전기
41 : 차단기 50 : 가스 터빈 냉각 계통
51 : 냉각 공기 라인 52 : 흡기 라인
53 : 미냉각 흡기 라인 54 : 냉각이 완료된 흡기 라인
55 : 토출 라인 56 : 리턴 라인
57 : 흡기 밸브 58 : 리턴 밸브
61 : 승압기 63 : 냉각기
64 : 검지기 65 : 흡기 온도계
66 : 흡기 압력계 67, 70 : 토출 온도계
68, 71 : 토출 압력계 69, 72 : 토출 유량계
73 : 출력계 100, 100a : 제어 장치
101 : 접수부 110 : 기준 지령 발생부
120, 120a : 리턴 밸브 지령 발생부 121 : 제 1 밸브 지령 발생부
131, 131a : 제 2 밸브 지령 발생부 132 : 직후 지령 발생부
133, 133a : 개방도 감소 지령 발생부 137 : 타이머
140 : 흡기 밸브 지령 발생부 141 : 제 1 밸브 지령 발생부
143 : 타이머 151 : 리턴 밸브 지령 출력부
152, 156 : 선택부 153, 157 : 지령 변환부
155 : 흡기 밸브 지령 출력부 160 : 상위 제어 장치
Claims (27)
- 가스 터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스 터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 인도하는 냉각 공기 라인과,
상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와,
상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와,
상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 고온 부품측의 라인인 토출 라인 내의 상기 냉각 공기를 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 공기 압축기측의 흡기 라인으로 되돌리는 리턴 라인과,
상기 리턴 라인에 마련되며, 상기 리턴 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브와,
상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량과 상기 토출 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량을 검지하는 검지기와,
상기 리턴 밸브의 개방도를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 가스 터빈의 부하 차단을 나타내는 부하 차단 지령을 접수하는 접수부와,
상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따른 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령을 발생하는 제 1 밸브 지령 발생부와,
상기 접수부가 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 리턴 밸브의 개방도를 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 개방도 이상의 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령을 제 2 밸브 지령으로서 발생하는 제 2 밸브 지령 발생부와,
상기 제 2 밸브 지령 발생부가 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하고, 상기 제 2 밸브 지령 발생부가 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있지 않은 경우, 상기 가스 터빈 상태에 따라서 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 리턴 밸브 지령 출력부를 갖는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 1 항에 있어서,
상기 차단시 개방도는, 상기 리턴 밸브의 완전 개방의 개방도인
가스 터빈 냉각 계통. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 접수부가 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 승압기의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 미리 정해져 있는 조건이 만족될 때까지, 상기 차단시 개방도를 유지하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되면, 상기 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 밸브 지령 발생부는, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 높아지고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 커지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하고, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 저하하고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 작아지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하고,
상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 변화율은, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 큰
가스 터빈 냉각 계통. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 변화율은, 미리 정해진 변화율인
가스 터빈 냉각 계통. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따라서 정한 개방도를 나타내는 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 정해져 있는 조건인 제 1 조건이 만족된 후, 제 2 조건이 만족되면, 상기 제 2 밸브 지령 발생부는, 상기 제 2 밸브 지령의 발생을 중지하는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡기 라인에 마련되며, 상기 흡기 라인을 흐르는 냉각 공기의 유량을 조절하는 흡기 밸브를 구비하고,
상기 제어 장치는,
상기 접수부가 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 흡기 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 제 1 밸브 지령을 발생하는 흡기 밸브 지령 발생부와,
상기 흡기 밸브 지령 발생부가 발생한 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 흡기 밸브 지령 출력부를 갖는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 9 항에 있어서,
상기 흡기 밸브 지령 발생부가 발생하는 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 상기 차단시 개방도는, 상기 흡기 밸브의 완전 개방의 개방도인
가스 터빈 냉각 계통. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생부를 구비하고,
상기 제 1 밸브 지령 발생부는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고,
상기 리턴 밸브 지령 출력부는, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택부와, 상기 선택부가 선택한 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환부를 갖고,
상기 선택부는, 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택하고,
상기 지령 변환부는, 상기 선택부가 선택한 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하는,
가스 터빈 냉각 계통. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생부를 구비하고,
상기 제 1 밸브 지령 발생부는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지기에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고,
상기 리턴 밸브 지령 출력부는, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택부와, 상기 선택부가 선택한 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환부를 갖고,
상기 선택부는, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택하고,
상기 지령 변환부는, 상기 선택부가 선택한 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고,
상기 흡기 밸브 지령 출력부는, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택부와, 상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 선택부가 선택한 상기 하나의 지령을 상기 흡기 밸브의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 지령 변환부를 갖고,
상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 선택부는, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택하고,
상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 지령 변환부는, 상기 흡기 밸브 지령 출력부의 상기 선택부가 선택한 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 9 항, 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡기 밸브 지령 발생부는, 상기 승압기의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 조건이 만족된 후에 있어서, 상기 고온 부품이 충분히 냉각된 상태로 되돌아왔다고 상정되는 조건이 만족되면, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령의 발생을 중지하는
가스 터빈 냉각 계통. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 터빈 냉각 계통과,
상기 가스 터빈을 구비하는
가스 터빈 설비. - 가스 터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스 터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 인도하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 고온 부품측의 라인인 토출 라인 내의 상기 냉각 공기를 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 공기 압축기측의 흡기 라인으로 되돌리는 리턴 라인과, 상기 리턴 라인에 마련되며 상기 리턴 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브를 구비하는 가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서,
상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량과 상기 토출 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 상태량을 검지하는 검지 공정과,
상기 가스 터빈의 부하 차단을 나타내는 부하 차단 지령을 접수하는 접수 공정과,
상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따른 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 제 1 밸브 지령을 발생하는 제 1 밸브 지령 발생 공정과,
상기 접수 공정에 의해 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 리턴 밸브의 개방도를 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 개방도 이상의 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 밸브 지령을 제 2 밸브 지령으로서 발생하는 제 2 밸브 지령 발생 공정과,
상기 제 2 밸브 지령 공정에서 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하고, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서 상기 제 2 밸브 지령을 발생하고 있지 않은 경우, 상기 가스 터빈의 상태에 따라서 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 리턴 밸브 지령 출력 공정을 실행하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 차단시 개방도는, 상기 리턴 밸브의 완전 개방의 개방도인,
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 접수 공정에서 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 승압기에서의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 여겨지는 미리 정해져 있는 조건이 만족될 때까지, 상기 차단시 개방도를 유지하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되면, 상기 리턴 밸브의 개방도를 상기 차단시 개방도로부터 작게 하는 취지의 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 높아지고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 커지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하고, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량이 서징 발생의 가능성이 저하하고 있는 것을 나타내는 경우, 상기 리턴 밸브의 개방도가 작아지는 개방도를 나타내는 상기 제 1 밸브 지령을 발생하고,
상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 변화율은, 서징 발생의 가능성이 저하하고 있을 때의 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 개방도의 폐쇄측으로의 최대 변화율보다 큰
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때의 상기 제 2 밸브 지령이 나타내는 개방도의 변화율은, 미리 정해진 변화율인
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 미리 정해진 조건이 만족되었을 때, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따라서 정한 개방도를 나타내는 밸브 지령을 상기 제 2 밸브 지령으로서 발생하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 정해져 있는 조건인 제 1 조건이 만족된 후, 제 2 조건이 만족되면, 상기 제 2 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 제 2 밸브 지령의 발생을 중지하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 15 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 터빈 냉각 계통은, 상기 흡기 라인에 마련되며 상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 흡기 밸브를 구비하고,
상기 접수 공정에 의해 상기 부하 차단 지령을 접수하면, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 관계없이, 상기 흡기 밸브의 개방도를 미리 정해진 차단시 개방도로 강제적으로 크게 하는 취지의 제 1 밸브 지령을 발생하는 흡기 밸브 지령 발생 공정과,
상기 흡기 밸브 지령 발생 공정에서 발생한 상기 제 1 밸브 지령에 기초하는 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 흡기 밸브 지령 출력 공정을 실행하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 흡기 밸브 지령 발생 공정에서 발생하는 상기 제 1 밸브 지령이 나타내는 상기 차단시 개방도는, 상기 흡기 밸브의 완전 개방의 개방도인
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 15 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생 공정을 실행하고,
상기 제 1 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고,
상기 리턴 밸브 지령 출력 공정은, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환 공정을 포함하며,
상기 선택 공정에서는, 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택하고,
상기 지령 변환 공정에서는, 상기 선택 공정에서 선택된 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 가스 터빈에 걸리는 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 기준 지령을 발생하는 기준 지령 발생 공정을 실행하고,
상기 제 1 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 승압기에서의 서징 발생이 높아진 경우, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령으로서, 상기 검지 공정에서 검지된 상기 상태량에 따라서, 상기 기준 지령이 나타내는 개방도보다 큰 개방도를 나타내는 지령을 발생하고,
상기 리턴 밸브 지령 출력 공정은, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 제 2 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택 공정과, 상기 선택 공정에서 선택된 상기 하나의 지령을 상기 리턴 밸브의 제어에 맞는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 리턴 밸브 지령을 상기 리턴 밸브로 출력하는 지령 변환 공정을 포함하며,
상기 선택 공정에서는, 상기 제 2 밸브 지령과, 상기 리턴 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령 또는 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 상기 제 2 밸브 지령을 선택하고, 상기 제 2 밸브 지령의 입력이 없으며 또한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 지령을 선택하고,
상기 지령 변환 공정에서는, 상기 선택 공정에서 선택된 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 부의 상관성을 가지고 변화하는 상기 리턴 밸브의 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 리턴 밸브 지령으로 변환하고,
상기 흡기 밸브 지령 출력 공정은, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령 중, 어느 하나의 지령을 선택하는 선택 공정과, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 선택 공정에서 선택된 상기 하나의 지령을 상기 흡기 밸브의 제어에 맞는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 흡기 밸브 지령을 상기 흡기 밸브로 출력하는 지령 변환 공정을 포함하며,
상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 선택 공정에서는, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령과 상기 기준 지령의 입력이 있는 경우, 큰 개방도를 나타내는 하나의 지령을 선택하고,
상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 지령 변환 공정에서는, 상기 흡기 밸브 지령 출력 공정에 있어서의 상기 선택 공정에서 선택된 하나의 지령이 상기 기준 지령인 경우, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 관계없이 일정한 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하고, 상기 부하가 상기 미리 정해진 값 이상일 때, 상기 기준 지령을, 상기 부하의 변화에 대하여 정의 상관성을 가지고 변화하는 개방도를 나타내는 흡기 밸브 지령으로 변환하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 26 항에 기재된 가스 터빈 냉각 계통에 있어서,
상기 흡기 밸브 지령 발생 공정에서는, 상기 승압기의 서징 발생의 가능성이 낮아졌다고 상정되는 조건이 만족된 후에 있어서, 상기 고온 부품이 충분히 냉각된 상태로 되돌아왔다고 상정되는 조건이 만족되면, 상기 흡기 밸브에 관한 상기 제 1 밸브 지령의 발생을 중지하는
가스 터빈 냉각 계통의 제어 방법
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