TWI636183B - Gas turbine operating method and operation control device - Google Patents

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日商三菱日立電力系統股份有限公司
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Abstract

一邊防止氣渦輪的性能損失一邊抽出積存在冷卻空氣系統的水。亦即，為一種氣渦輪(200)之運轉方法，其係具備有：將壓縮機(201)的中間段或出口及渦輪(203)相連接而將由壓縮機(201)所抽氣的壓縮空氣供給至渦輪(203)的冷卻空氣系統(300)，且在冷卻空氣系統(300)的中途具備有：將壓縮空氣冷卻的TCA冷卻器〔熱交換器〕(303)、及設在TCA冷卻器(303)的壓縮空氣的下游側的排放水排出閥(第一排放水排出閥(402)及第二排放水排出閥(403))的氣渦輪(200)之運轉方法，其在至少氣渦輪(200)起動中到達額定速度之後的預定期間，將排放水排出閥形成為開狀態，之後，將排放水排出閥形成為閉狀態。

Description

氣渦輪之運轉方法及運轉控制裝置
本發明係關於氣渦輪之運轉方法及運轉控制裝置。
氣渦輪係由壓縮機、燃燒器、及渦輪所構成。壓縮機係藉由使由空氣取入口被取入的空氣壓縮，而形成為高溫高壓的壓縮空氣。燃燒器係藉由對壓縮空氣供給燃料而使其燃燒，而形成為高溫高壓的燃燒氣體。渦輪係在外殼內的通路交替配設有複數渦輪靜葉片及渦輪動葉片而構成，藉由被供給至前述通路的燃燒氣體，渦輪動葉片被驅動，藉此將與發電機相連結的渦輪軸進行旋轉驅動。驅動渦輪的燃燒氣體係作為排放氣體而被放出至大氣。
以往，例如，專利文獻1所記載之氣渦輪係揭示取出被壓縮器所壓縮的壓縮空氣，藉由熱交換器(TCA冷卻器)冷卻後，供給至渦輪側的渦輪動葉片而將該渦輪動葉片冷卻的冷卻空氣系統(冷卻空氣供給手段)。
其中，例如，專利文獻2所記載之氣渦輪系統係揭示將被噴霧液體的空氣進行壓縮的壓縮機的段間及在吐出部連接排放回收配管而將液體排放排出至機外。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-146787號公報
[專利文獻2]日本特開2012-154290號公報
在專利文獻1所示之冷卻空氣系統中，有水積存在熱交換器的出口側而生鏽的可能性。接著，該鏽因冷卻空氣的流動而被運送而被帶入至渦輪側，較不理想。此外，專利文獻2所示之排放回收配管係適用於具備有將被噴霧液體的空氣進行壓縮的壓縮機的氣渦輪系統者，但是若在氣渦輪運轉中常時使用該排放回收配管時，會有由壓縮機取出的壓縮空氣亦會抽出而造成氣渦輪的性能損失之虞。
本發明係為解決上述課題者，目的在提供可一邊防止氣渦輪的性能損失一邊抽出積存在冷卻空氣系統的水的氣渦輪之運轉方法及運轉控制裝置。
為達成上述目的，本發明之氣渦輪之運轉方法係具備有：將壓縮機的中間段或出口及渦輪相連接而將由前述壓縮機所抽氣的壓縮空氣供給至渦輪的冷卻空氣系統，且在前述冷卻空氣系統的中途具備有：將前述壓縮空氣冷卻的熱交換器、及設在前述熱交換器的前述壓縮空氣的下游側的排放水排出閥的氣渦輪之運轉方法，其特徵為：在至少前述氣渦輪起動中到達額定速度之後的預定期間，將前述排放水排出閥形成為開狀態，之後，將前述排放水排出閥形成為閉狀態。
氣渦輪起動前，為在冷卻空氣系統所配備的熱交換器本身及其冷媒的溫度較低的狀態。在此若氣渦輪起動，由壓縮機被抽氣的壓縮空氣通過冷卻空氣系統而被供給至熱交換器，此時因熱交換器本身或冷媒的溫度低，壓縮空氣的溫度大幅降低而排放大量發生。之後，因熱交換器本身或冷媒的溫度上升，排放的發生量會減少。發明人等發現在氣渦輪起動序列中到達額定速度後馬上發生大量排放。因此，藉由該氣渦輪之運轉方法，可限定於大量發生的排放積存的時期，將排放水排出閥形成為開狀態而將冷卻空氣系統的水排出。因此，可防止在冷卻空氣系統生鏽，並且若超出預定期間，將排放水排出閥形成為閉狀態，因此可抑制被送至冷卻空氣系統的壓縮空氣的漏洩，且可防止氣渦輪的性能損失。
此外，在本發明之氣渦輪之運轉方法中，其特徵為：將前述氣渦輪起動中到達額定速度之後，前述熱 交換器的出口溫度上升而達至設定溫度的時點設為前述預定期間的結束。
設定溫度係可形成為因冷凝所致之排放水的發生中止的時點的溫度。因此，根據熱交換器的出口溫度，將排放水排出閥形成為閉狀態，藉此可明顯獲得抑制被送至冷卻空氣系統的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪的性能損失的效果。
此外，在本發明之氣渦輪之運轉方法中，其特徵為：將由前述氣渦輪起動開始經過設定時間的時點設為前述預定期間的結束。
設定時間係可形成為由氣渦輪的起動開始至因冷凝所致之排放水發生中止的時點為止的經過時間。因此，根據由氣渦輪起動開始的設定時間，將排放水排出閥形成為閉狀態，藉此可明顯獲得抑制被送至冷卻空氣系統的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪的性能損失的效果。
此外，在本發明之氣渦輪之運轉方法中，其特徵為：前述氣渦輪停止時，將前述排放水排出閥形成為閉狀態，在前述氣渦輪起動開始後，將前述排放水排出閥形成為開狀態。
例如，若設置排放水排出閥的配管與一起貯留有由其他設備被排出的排放水的排放孔相連接，在氣渦輪停止時通過配管而由其他設備傳送吸濕水分而被取入至冷卻空氣系統，藉此會有在冷卻空氣系統生鏽之虞。因此，氣渦輪停止時，係將排放水排出閥形成為閉狀態，在 氣渦輪起動開始後，將排放水排出閥形成為開狀態，藉此可防止在氣渦輪停止時，吸濕水分被取入至冷卻空氣系統的事態。
為達成上述目的，本發明之氣渦輪之運轉控制裝置係具備有：將壓縮機的中間段或出口及渦輪相連接而將由前述壓縮機所抽氣的壓縮空氣供給至渦輪的冷卻空氣系統，且在冷卻空氣系統的中途具備有：將前述壓縮空氣冷卻的熱交換器、及設在前述熱交換器的前述壓縮空氣的下游側的排放水排出閥的氣渦輪之運轉控制裝置，其特徵為：檢測前述氣渦輪起動中到達額定速度之後的預定期間，在至少前述預定期間將前述排放水排出閥進行開放控制，若超過前述預定期間，則將前述排放水排出閥進行閉鎖控制。
氣渦輪起動前，為在冷卻空氣系統所配備的熱交換器本身及其冷媒的溫度為較低的狀態。在此若氣渦輪起動，由壓縮機被抽氣的壓縮空氣通過冷卻空氣系統而被供給至熱交換器，但是此時因熱交換器本身或冷媒的溫度低，壓縮空氣的溫度大幅降低而大量發生排放。之後，因熱交換器本身或冷媒的溫度上升，排放的發生量會減少。發明人等發現在氣渦輪的起動序列中到達額定速度後馬上發生大量排放。因此，藉由該氣渦輪之運轉控制裝置，可限定於大量發生的排放積存的時期而將排放水排出閥進行開放控制而將冷卻空氣系統的水排出。因此，可防止在冷卻空氣系統生鏽，並且若超出預定期間，將排放水 排出閥進行閉鎖控制，因此可抑制被送至冷卻空氣系統的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪的性能損失。
此外，在本發明之氣渦輪之運轉控制裝置中，其特徵為：檢測前述熱交換器的出口溫度，若該出口溫度上升而達至設定溫度時，將前述排放水排出閥進行閉鎖控制。
設定溫度係可形成為因冷凝所致之排放水發生中止的時點的溫度。因此，根據熱交換器的出口溫度，將排放水排出閥進行閉鎖控制，藉此可明顯獲得抑制被送至冷卻空氣系統的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪的性能損失的效果。
此外，在本發明之氣渦輪之運轉控制裝置中，其特徵為：檢測由前述氣渦輪起動開始的經過時間，若該經過時間成為預先設定的設定時間時，將前述排放水排出閥進行閉鎖控制。
設定時間係可形成為由氣渦輪起動開始至因冷凝所致之排放水發生中止的時點的經過時間。因此，根據由氣渦輪起動開始的設定時間，將排放水排出閥進行閉鎖控制，藉此可明顯獲得抑制被送至冷卻空氣系統的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪的性能損失的效果。
此外，在本發明之氣渦輪之運轉控制裝置中，其特徵為：檢測前述氣渦輪的停止及起動開始，在停止時，將前述排放水排出閥進行閉鎖控制，在起動開始後，將前述排放水排出閥進行開放控制。
例如，若設有排放水排出閥的配管與一起貯留有由其他設備被排出的排放水的排放孔相連接，在氣渦輪停止時通過配管而由其他設備傳送吸濕水分，且被取入至冷卻空氣系統，藉此會有在冷卻空氣系統生鏽之虞。因此，氣渦輪停止時係將排放水排出閥進行閉鎖控制，在氣渦輪起動開始後，將排放水排出閥進行開放控制，藉此可防止在氣渦輪停止時，吸濕水分被取入至冷卻空氣系統的事態。
藉由本發明，可一邊防止氣渦輪的性能損失一邊抽出積存在冷卻空氣系統的水。
1‧‧‧氣渦輪發電設備
1a‧‧‧建物
100‧‧‧發電機
101‧‧‧驅動軸
200‧‧‧氣渦輪
201‧‧‧壓縮機
202‧‧‧燃燒器
203‧‧‧渦輪
204‧‧‧渦輪軸
211‧‧‧空氣取入口
212‧‧‧壓縮機外殼
213‧‧‧壓縮機靜葉片
214‧‧‧壓縮機動葉片
215‧‧‧壓縮機抽氣室
221‧‧‧內筒
222‧‧‧尾筒
223‧‧‧外筒
224‧‧‧燃燒器外殼
225‧‧‧空氣通路
231‧‧‧渦輪外殼
232‧‧‧渦輪靜葉片
233‧‧‧渦輪動葉片
233a‧‧‧翼根部
233b‧‧‧平台
233c‧‧‧動葉片部
234‧‧‧排氣室
234a‧‧‧排氣擴散器
241‧‧‧第1軸承部
242‧‧‧第2軸承部
250‧‧‧中間軸
251‧‧‧渦輪盤
252‧‧‧連結螺栓
253‧‧‧中間軸蓋件
254‧‧‧渦輪車室
255‧‧‧燃燒氣體通路
256‧‧‧冷卻空氣供給孔
257‧‧‧密封環保持環
258、259、260、261‧‧‧密封件
262‧‧‧空間部
263‧‧‧貫穿孔
300、500‧‧‧冷卻空氣系統
301、501‧‧‧冷卻空氣配管
303、503‧‧‧TCA冷卻器(熱交換器)
303a、503a‧‧‧入口頭段
303b、503b‧‧‧出口頭段
303c、503c‧‧‧熱交換部
304、504‧‧‧過濾器
400‧‧‧排放水排出系統
401‧‧‧排放水排出配管
402‧‧‧第一排放水排出閥
403‧‧‧第二排放水排出閥
404‧‧‧控制裝置
405‧‧‧溫度計測器
R‧‧‧軸心
α‧‧‧設定溫度
β‧‧‧設定時間
圖1係本發明之實施形態之氣渦輪之運轉控制裝置的概略構成圖。
圖2係適用本發明之實施形態之氣渦輪之運轉控制裝置的氣渦輪的構成圖。
圖3係適用本發明之實施形態之氣渦輪之運轉控制裝置的氣渦輪中的冷卻空氣系統的構成圖。
圖4係適用本發明之實施形態之氣渦輪之運轉控制裝置的氣渦輪中的冷卻空氣系統的其他例的概略構成圖。
圖5係顯示空氣的壓力與露點的關係的圖表。
圖6係顯示氣渦輪中相對時間的氣渦輪負荷、渦輪軸旋轉數及熱交換器出口溫度的圖表。
以下根據圖示，詳加說明本發明之實施形態。其中，並非為藉由該實施形態來限定本發明。此外，在下述實施形態中的構成要素係包含為該領域熟習該項技術者可置換且為容易者、或實質上相同者。
圖1係本實施形態之氣渦輪發電設備的概略構成圖，圖2係本實施形態之氣渦輪發電設備中的氣渦輪的構成圖，圖3係本實施形態之氣渦輪發電設備中的冷卻空氣系統的構成圖。此外，圖4係本實施形態之氣渦輪發電設備的其他例的概略構成圖。此外，圖5係表示空氣的壓力與露點的關係的圖表，圖6係顯示氣渦輪中相對時間的氣渦輪負荷、渦輪軸旋轉數及熱交換器出口溫度的圖表。
如圖1所示，氣渦輪發電設備1係具有：發電機100、氣渦輪200、冷卻空氣系統300、及排放水排出系統400。
發電機100係驅動軸101與後述氣渦輪200的渦輪軸204相連接，藉由被賦予渦輪軸204的旋轉動力來進行發電。其中，發電機100亦被使用作為在氣渦輪200起動時，對渦輪軸204賦予旋轉動力的起動用電動機。
氣渦輪200係具備有：壓縮機201、燃燒器202、及渦輪203。該氣渦輪200係渦輪軸204貫穿配置在壓縮機201、燃燒器202及渦輪203的中心部。壓縮機201、燃燒器202、及渦輪203係沿著渦輪軸204的軸心R，由空氣流的前側朝向後側依序並設。其中，在以下說明中，渦輪軸方向係指與軸心R呈平行的方向，渦輪周方向係指以軸心R為中心的周圍方向。
壓縮機201係將空氣壓縮而形成為壓縮空氣者。如圖2所示，壓縮機201係在具有取入空氣的空氣取入口211的壓縮機外殼212內設有壓縮機靜葉片213、及壓縮機動葉片214。壓縮機靜葉片213係被安裝在壓縮機外殼212側而以渦輪周方向並設複數個。此外，壓縮機動葉片214係被安裝在渦輪軸204側而以渦輪周方向並設複數個。該等壓縮機靜葉片213、及壓縮機動葉片214係沿著渦輪軸方向交替而設。
燃燒器202係如圖2所示，對以壓縮機201壓縮的壓縮空氣供給燃料，藉此生成高溫高壓的燃燒氣體者。燃燒器202係具有：作為燃燒筒，將壓縮空氣及燃料混合而使其燃燒的內筒221；由內筒221將燃燒氣體導引至渦輪203的尾筒222；及覆蓋內筒221的外周，形成將來自壓縮機201的壓縮空氣導引至內筒221的空氣通路225的外筒223。該燃燒器202係對形成渦輪車室的燃燒器外殼224，以渦輪周方向並設複數(例如16個)。
渦輪203係如圖2所示，藉由以燃燒器202 燃燒的燃燒氣體來產生旋轉動力者。渦輪203係在渦輪外殼231內設有渦輪靜葉片232、及渦輪動葉片233。渦輪靜葉片232係被安裝在渦輪外殼231側，以渦輪周方向並設複數個。此外，渦輪動葉片233係被安裝在渦輪軸204側，以渦輪周方向並設複數個。該等渦輪靜葉片232及渦輪動葉片233係沿著渦輪軸方向交替而設。此外，在渦輪外殼231的後側設有具有與渦輪203呈連續的排氣擴散器234a的排氣室234。
渦輪軸204係藉由第1軸承部241，支持壓縮機201側的端部，藉由第2軸承部242，支持排氣室234側的端部，以軸心R為中心旋轉自如而設。接著，渦輪軸204係在壓縮機201側的端部連結有發電機100的驅動軸101。
如上所示之氣渦輪200係由壓縮機201的空氣取入口211被取入的空氣通過複數壓縮機靜葉片213、及壓縮機動葉片214被壓縮，藉此形成為高溫高壓的壓縮空氣。對於該壓縮空氣，在燃燒器202中，燃料被混合而燃燒，藉此生成高溫高壓的燃燒氣體。接著，該燃燒氣體通過渦輪203的渦輪靜葉片232、及渦輪動葉片233，藉此渦輪軸204被旋轉驅動，對與該渦輪軸204相連結的發電機100賦予旋轉動力，藉此進行發電。接著，將渦輪軸204旋轉驅動後的排氣氣體係經由排氣室234的排氣擴散器234a，形成為排氣氣體而被放出至大氣。
冷卻空氣系統300係設在上述氣渦輪200，對渦輪203供給由壓縮機201所抽氣的壓縮空氣。
說明有關冷卻空氣系統300的構成。如圖3所示，在上述氣渦輪200中，渦輪軸204係複數渦輪盤251等藉由連結螺栓252被一體連結在中間軸250而成，藉由各軸承部241、242旋轉自如地被支持。渦輪盤251係在其外周部安裝有渦輪動葉片233。渦輪動葉片233係由以下所構成：沿著渦輪周方向被固定在渦輪盤251的外周端部的複數翼根部233a；連結各翼根部233a的平台233b；及以周方向以均等間隔被固定在平台233b的外周面的複數動葉片部233c。
接著，在渦輪軸204的外周邊裝設有沿著渦輪周方向形成環形狀的中間軸蓋件253，在該中間軸蓋件253的外周，在燃燒器外殼224內且在複數燃燒器202的外側區劃有渦輪車室254。另一方面，燃燒器202係尾筒222與在渦輪203沿著渦輪周方向形成為環形狀的燃燒氣體通路255相連通。燃燒氣體通路255係沿著渦輪軸方向交替配設有複數渦輪靜葉片232及複數渦輪動葉片233(動葉片部233c)。
渦輪軸204係形成有沿著渦輪軸方向設在渦輪盤251且壓縮機201側作為入口部而形成開口的冷卻空氣供給孔256。冷卻空氣供給孔256係沿著渦輪軸方向而形成，並且與透過各渦輪盤251而設在各渦輪動葉片233的內部的冷卻孔(未圖示)相通。接著，在冷卻空氣供給孔256的入口部的周邊且在中間軸蓋件253內，設有沿著渦輪周方向形成環形狀的密封環保持環257。密封環保持 環257係在其外周面側，將渦輪軸方向的各端部密接裝設在中間軸蓋件253的內周部，在渦輪軸方向的中央，在與中間軸蓋件253之間沿著渦輪周方向區劃有空間部262。此外，密封環保持環257係在其內周面側，設有將密封環保持環257的內周面與渦輪軸204的外周面之間的間隙進行密封的複數密封件258、259、260、261。接著，在中間軸蓋件253與密封環保持環257之間被區劃的空間部262係透過形成在密封環保持環257的貫穿孔263而與冷卻空氣供給孔256的入口部相通。
在燃燒器外殼224係以相對渦輪車室254通至外部的方式連接有形成冷卻空氣系統300的冷卻空氣配管301的一端側。具體而言，冷卻空氣配管301的一端側係如圖1所示形成為1根，如圖3所示對形成在燃燒器外殼224的1個連接部302相連接。此外，冷卻空氣配管301係如圖1所示，其另一端側分歧成複數(圖1中為4根)而形成，各自貫穿燃燒器外殼224而被安裝在中間軸蓋件253，透過空間部262而對冷卻空氣供給孔256相通。此外，冷卻空氣配管301係在其中途設有作為熱交換器的TCA冷卻器303。TCA冷卻器303係在熱交換部303c設有：與冷卻空氣配管301的一端側相連接的入口頭段(header)303a、及與冷卻空氣配管301的另一端側相連接的出口頭段303b，使由入口頭段303a被供給的壓縮空氣在熱交換部303c與冷媒進行熱交換，將熱交換後的壓縮空氣由出口頭段303b排出。一般而言，該TCA冷 卻器303係如圖1所示，被配置在收容有氣渦輪200等的氣渦輪發電設備1的建物1a之外，因此冷卻空氣配管301係採取被拉出至建物1a之外而與TCA冷卻器303相連接，並且由TCA冷卻器303再次返回至建物1a的構成。此外，如圖1所示，冷卻空氣配管301係在其中途且相較於TCA冷卻器303，在另一端側設有過濾器304。
在氣渦輪200運轉時，在氣渦輪200的壓縮機201被壓縮的壓縮空氣被供給至渦輪車室254。該壓縮空氣由渦輪車室254被導至燃燒器202，在燃燒器202中生成高溫高壓的燃燒氣體，且經由尾筒222流至燃燒氣體通路255而被送至渦輪203。冷卻空氣系統300係被供給至與壓縮機201的出口相通的渦輪車室254的壓縮空氣的一部分由冷卻空氣配管301的一端側被抽氣，由冷卻空氣配管301的另一端側經由空間部262通過貫穿孔263而被供給至作為渦輪203側的冷卻空氣供給孔256，且通過各渦輪動葉片233的冷卻孔。通過冷卻空氣配管301的壓縮空氣係藉由TCA冷卻器303被冷卻，而且藉由過濾器304去除異物而到達各渦輪動葉片233，將各渦輪動葉片233進行冷卻。
但是，上述冷卻空氣系統300係由壓縮機201的出口將壓縮空氣進行抽氣且供給至渦輪203側者，關於其他冷卻空氣系統亦可適用本發明。圖4係本實施形態之氣渦輪發電設備的其他例的概略構成圖，顯示冷卻空氣系統的其他例。如圖4所示，冷卻空氣系統500係由壓縮機 201的中間段將壓縮空氣進行抽氣且供給至渦輪203側。
在上述氣渦輪200中，如圖2所示，壓縮機201係在壓縮機外殼212中的壓縮機靜葉片213的位置的外側，設有與壓縮機外殼212的內部相連通並且沿著渦輪周方向形成為環形狀的壓縮機抽氣室215。此外，渦輪203係在燃燒器外殼224中的渦輪靜葉片232的位置的外側，設有沿著渦輪周方向形成為環形狀的渦輪葉片環空腔235。渦輪葉片環空腔235係與設在各渦輪靜葉片232的內部的冷卻孔(未圖示)相通。
在壓縮機抽氣室215係如圖4所示，連接有形成冷卻空氣系統500的冷卻空氣配管501的一端側。此外，冷卻空氣配管501係其另一端側連接在渦輪葉片環空腔235。此外，冷卻空氣配管501係在其中途設有作為熱交換器的TCA冷卻器503。TCA冷卻器503係在熱交換部503c設有：與冷卻空氣配管501的一端側相連接的入口頭段503a、及與冷卻空氣配管501的另一端側相連接的出口頭段503b，與由入口頭段503a被供給的冷卻對象在熱交換部503c進行熱交換，由出口頭段503b排出熱交換後的冷卻對象。該TCA冷卻器503係為達成熱交換效率的提升，如圖4所示，被配置在收容有氣渦輪200等的氣渦輪發電設備1的建物1a之外，冷卻空氣配管501被拉出至建物1a之外而與TCA冷卻器503相連接。此外，如圖4所示，冷卻空氣配管501係在其中途且相較於TCA冷卻器503，在另一端側設有過濾器504。該過濾器504 亦被配置在氣渦輪發電設備1的建物1a之外。
因此，冷卻空氣系統500係以氣渦輪200的壓縮機201被壓縮的壓縮空氣由壓縮機抽氣室215從冷卻空氣配管501的一端側被抽氣，從冷卻空氣配管501的另一端側經由渦輪葉片環空腔235而通過各渦輪靜葉片232的冷卻孔。通過冷卻空氣配管501的壓縮空氣係藉由TCA冷卻器503被冷卻，而且藉由過濾器504去除由壓縮機抽氣室215被帶入的異物而達至各渦輪靜葉片232，且將各渦輪靜葉片232進行冷卻。
排放水排出系統400係由冷卻空氣系統300、500將排放水排出者。排放水係當將高溫高壓的壓縮空氣藉由TCA冷卻器303降低溫度時，大氣中的吸濕水分冷凝而發生，容易積存在TCA冷卻器303的出口頭段303b。此外，排放水係積存在TCA冷卻器303的出口頭段303b的排放水的一部分在冷卻空氣配管301、501中隨著壓縮空氣的流動而被傳送，容易積存在過濾器304的外殼等冷卻空氣系統中較低的位置。因此，排放水排出系統400係如圖1或圖4所示，在冷卻空氣系統300、500中的冷卻空氣配管301、501連接有排放水排出配管401。尤其，在本實施形態中，排放水排出配管401係與TCA冷卻器303的出口頭段303b相連接。此外，若在冷卻空氣系統300、500設有過濾器304、504，排放水排出配管401係與過濾器304、504的外殼相連接。該排放水排出配管401係設有排放水排出閥。排放水排出閥亦可為1 個，但是為安全起見，亦可設置沿著排放水排出配管401併設的第一排放水排出閥402、及第二排放水排出閥403。其中，排放水排出配管401係與貯留排放水的排放孔(未圖示)相連接。排放孔係有專用連接有該排放水排出配管401者、或由其他設備被排出的排放水亦一起被貯留者。
此外，排放水排出系統400係具有在將氣渦輪200進行運轉時控制排放水排出閥(第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403)的開閉的氣渦輪200的運轉控制裝置亦即控制裝置404。控制裝置404係由設在TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b的溫度計測器405，取得TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b中的壓縮空氣的溫度(TCA冷卻器303、503的出口溫度)。此外，控制裝置404係由氣渦輪200側的控制裝置(未圖示)取得氣渦輪200的起動開始。此外，控制裝置404係由氣渦輪200側的控制裝置(未圖示)取得由氣渦輪200起動開始的經過時間。
此外，控制裝置404係預先設定有：圖5及圖6所示之TCA冷卻器303、503的出口溫度中的設定溫度α、或圖6所示之由氣渦輪200起動開始的經過時間亦即設定時間β，俾以將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制。
以下說明設定溫度α。圖5中以實線所示曲線係表示將預定濕度的空氣壓縮時的露點的變化。由此可知 藉由將空氣進行壓縮，露點會上升。此外，將圖5所示之點A、點B、點C相連結的虛線係氣渦輪200的起動序列中的TCA冷卻器303、503的出口條件。點A係氣渦輪的起動開始時，點B係到達額定旋轉速度時。在點A至點B之間係因壓縮機201的旋轉數增加，壓縮空氣的壓力雖然會增大，但是由於TCA冷卻器303、503本身的溫度或被供給至TCA冷卻器303、503的冷媒的溫度低，因此TCA冷卻器303、503的出口溫度不太會上升。因此，TCA冷卻器303、503的出口溫度低於露點溫度，產生冷凝而發生排放水。之後，併入氣渦輪200而負荷上升時，壓縮空氣的壓力上升，並且TCA冷卻器303、503本身的溫度或被供給至TCA冷卻器303、503的冷媒的溫度上升，因此TCA冷卻器303、503的出口溫度亦上升。接著，TCA冷卻器303、503的出口溫度超過露點溫度的點C之後係不會產生冷凝。亦即，TCA冷卻器303、503的出口條件位於比圖5所示實線更為下方的區域時，在TCA冷卻器303、503的出口產生冷凝而積存排放水。尤其，在到達額定旋轉速度時(點B)的附近，TCA冷卻器303、503的出口溫度係大幅低於該壓力下的露點，發生大量排放。其中，露點溫度係伴隨大氣溫度而變動，因此在控制裝置404，係按照大氣溫度來設定設定溫度α。
以下說明設定時間β。在圖6中，橫軸為時間，實線表示渦輪軸204的旋轉速度，虛線表示TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b的溫度(出口溫 度)，一點鏈線表示氣渦輪200的負荷。渦輪軸204的旋轉速度係在從氣渦輪200停止(渦輪靜止或轉動狀態)的起動時(點A)，藉由起動用電動機被賦予旋轉動力而上升，在經過一定速度的淨化運轉後，藉由起動用電動機再次上升的過程中，燃燒器202著火而渦輪203可自立運轉，起動用電動機被切斷，在點D形成為無負荷的額定速度(例如3600rpm)。接著，氣渦輪200係在點D之後，併入發電機100，一邊將渦輪軸204的旋轉速度維持在額定速度，負荷一邊上升。接著，在氣渦輪200的負荷上升的過程中，TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b的溫度(出口溫度)達到設定溫度α。該氣渦輪200起動時，由起動時的點A，TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b的溫度上升，至到達設定溫度α為止的經過時間設為設定時間β。其中，若將氣渦輪200停止時，在將渦輪軸204的旋轉速度維持在額定速度的狀態下，將發電機100解除並列，並且使負荷降低，之後停止對燃燒器202供給燃料。
接著，控制裝置404係視需要，將排放水排出閥(第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403)進行開閉控制，藉此排出排放水。具體而言，控制裝置404係如圖6所示，在氣渦輪200停止起之起動時(點A)，對第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行開放控制。接著，控制裝置404係在氣渦輪200起動中到達額定速度(點D)之後，TCA冷卻器303、503的 出口頭段303b、503b的溫度上升而達至設定溫度α時，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制。控制裝置404係將該閉鎖控制維持至接下來的氣渦輪200停止起之起動時(點A)。
其中，在根據上述設定溫度α的控制裝置404的控制中，在TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b的溫度(出口溫度)達至設定溫度α的時點，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制，但是為了確實排出達至設定溫度α之前所發生的排放水，亦可在達至在設定溫度α加上具有若些餘裕的溫度x的設定溫度α+x時，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制。
此外，控制裝置404係如圖6所示，亦可在氣渦輪200停止起之起動時(點A)，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行開放控制，氣渦輪200起動中到達額定速度(點D)之後，若由氣渦輪200的起動開始經過設定時間β時，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制。控制裝置404係由接下來的氣渦輪200停止起之起動時(點A)為止維持該閉鎖控制。
其中，在根據上述設定時間β的控制裝置404的控制中，在由氣渦輪200起動開始經過設定時間β的時點，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制，但是為了確實排出在經過設定時間β之前所 發生的排放水，亦可在經過在設定時間β加上具有若些餘裕的時間y的設定時間β+y時，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行閉鎖控制。
但是，如上所述，控制裝置404係由氣渦輪200起動(點A)起至成為設定溫度α或設定時間β為止，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行開放控制，但是並非侷限於此。排放水係在氣渦輪200起動中到達額定速度之後發生最多，而且氣渦輪200起動中之負荷上升開始後，結束發生。因此，控制裝置404係至少在氣渦輪200起動中到達額定速度之後的預定期間，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403進行開放控制。預定期間的結束時點若為可將冷凝的發生中止而積存的全部排放水進行排水的時點即可。例如，可將預定的期間的開始，設為上述氣渦輪200起動時(點A)或氣渦輪200起動中到達額定速度時(點D)，將預定的期間的結束，設為成為上述設定溫度α(α+x)的時點或經過設定時間β(β+y)的時點。此外，亦可將預定的期間的開始，設為成為上述設定溫度α的時點或經過設定時間β的時點，亦可設為在經過成為設定溫度α的時點之時或經過已經過設定時間β的時點之時，將預定期間的結束，設為已經過預先以試驗等所求出的全排放水的排出所需時間之時。
亦即，在本實施形態中，氣渦輪200之運轉方法係具備有：將壓縮機201的中間段或出口及渦輪203相連接而將由壓縮機201所抽氣的壓縮空氣供給至渦輪 203的冷卻空氣系統300、500，且在冷卻空氣系統300、500的中途具備有：將壓縮空氣冷卻的TCA冷卻器(熱交換器)303、503、及設在TCA冷卻器303、503的壓縮空氣的下游側的排放水排出閥(第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403)的氣渦輪200之運轉方法，在至少氣渦輪200起動中到達額定速度之後的預定期間，將排放水排出閥形成為開狀態，之後，若超過預定期間，則將排放水排出閥形成為閉狀態。
氣渦輪200起動前，為冷卻空氣系統300、500所配備的TCA冷卻器303、503本身及其冷媒的溫度為較低的狀態。在此若氣渦輪200起動，由壓縮機201被抽氣的壓縮空氣通過冷卻空氣系統300、500而被供給至TCA冷卻器303、503，但是此時TCA冷卻器303、503本身或冷媒的溫度低，因此壓縮空氣的溫度大幅降低而排放大量發生。之後，因TCA冷卻器303、503本身或冷媒的溫度上升，排放的發生量減少。發明人等發現在氣渦輪200的起動序列中的額定速度到達後馬上發生大量排放。因此，藉由該氣渦輪200之運轉方法，可限定在大量發生的排放積存的時期，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為開狀態來排出冷卻空氣系統300、500的排放水。因此，可防止在冷卻空氣系統300、500生鏽，並且在超過預定期間時，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為閉狀態，因此可抑制被送至冷卻空氣系統300、500的壓縮空氣的漏洩，且防止氣 渦輪200的性能損失。
此外，在本實施形態之氣渦輪200之運轉方法中，在氣渦輪200起動中到達額定速度之後，將TCA冷卻器303、503的出口頭段303b、503b的溫度上升而達至設定溫度α的時點設為預定期間的結束。
設定溫度α係可形成為因冷凝所致之排放水發生中止的時點的溫度。因此，根據TCA冷卻器303、503的出口頭段303b，503b的溫度，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為閉狀態，藉此可明顯獲得抑制被送至冷卻空氣系統300、500的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪200的性能損失的效果。
此外，在本實施形態之氣渦輪200之運轉方法中，係將由氣渦輪200的起動開始經過設定時間β的時點設為預定期間的結束。
設定時間β係可形成為由氣渦輪200起動開始、至因冷凝所致之排放水的發生中止的時點為止的經過時間。因此，根據由氣渦輪200起動開始的設定時間β，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為閉狀態，藉此可明顯獲得抑制被送至冷卻空氣系統300、500的壓縮空氣的漏洩，且防止氣渦輪200的性能損失的效果。
此外，在本實施形態之氣渦輪200之運轉方法中，氣渦輪200停止時係將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為閉狀態，在氣渦輪200起動開 始後，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為開狀態。
例如，若設有第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403的排放水排出配管401與一起貯留由其他設備被排出的排放水的排放孔相連接時，在氣渦輪200停止時，通過排放水排出配管401，由其他設備被傳送吸濕水分，且被取入至冷卻空氣系統300、500，藉此會有在冷卻空氣系統300、500生鏽之虞。因此，氣渦輪200停止時，係將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為閉狀態，氣渦輪200起動開始後，將第一排放水排出閥402及第二排放水排出閥403形成為開狀態，藉此可防止氣渦輪200停止時吸濕水分被取入至冷卻空氣系統300、500的事態。

Claims (8)

  1. 一種氣渦輪之運轉方法，其係具備有：將壓縮機的中間段或出口及渦輪相連接而將由前述壓縮機所抽氣的壓縮空氣供給至渦輪的冷卻空氣系統，且在前述冷卻空氣系統的中途具備有：將前述壓縮空氣冷卻的熱交換器、及設在前述熱交換器的前述壓縮空氣的下游側的排放水排出閥的氣渦輪之運轉方法，其特徵為：在至少前述氣渦輪起動中到達額定速度之後的預定期間，將前述排放水排出閥形成為開狀態，之後，將前述排放水排出閥形成為閉狀態，若前述氣渦輪負荷上升，前述熱交換器的出口溫度高於露點溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣渦輪之運轉方法，其中，將前述氣渦輪起動中到達額定速度之後，前述熱交換器的出口溫度上升而達至設定溫度的時點設為前述預定期間的結束。
  3. 如申請專利範圍第1項之氣渦輪之運轉方法，其中，將由前述氣渦輪起動開始經過設定時間的時點設為前述預定期間的結束。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之氣渦輪之運轉方法，其中，前述氣渦輪停止時，將前述排放水排出閥形成為閉狀態，在前述氣渦輪起動開始後，將前述排放水排出閥形成為開狀態。
  5. 一種氣渦輪之運轉控制裝置，其係具備有：將壓縮 機的中間段或出口及渦輪相連接而將由前述壓縮機所抽氣的壓縮空氣供給至渦輪的冷卻空氣系統，且在前述冷卻空氣系統的中途具備有：將前述壓縮空氣冷卻的熱交換器、及設在前述熱交換器的前述壓縮空氣的下游側的排放水排出閥的氣渦輪之運轉控制裝置，其特徵為：檢測前述氣渦輪起動中到達額定速度之後的預定期間，在至少前述預定期間將前述排放水排出閥進行開放控制，若超過前述預定期間，則將前述排放水排出閥進行閉鎖控制，若前述氣渦輪負荷上升，前述熱交換器的出口溫度高於露點溫度。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣渦輪之運轉控制裝置，其中，檢測前述熱交換器的出口溫度，若該出口溫度上升而達至設定溫度時，將前述排放水排出閥進行閉鎖控制。
  7. 如申請專利範圍第5項之氣渦輪之運轉控制裝置，其中，檢測由前述氣渦輪起動開始的經過時間，若該經過時間成為預先設定的設定時間時，將前述排放水排出閥進行閉鎖控制。
  8. 如申請專利範圍第5項至第7項中任一項之氣渦輪之運轉控制裝置，其中，檢測前述氣渦輪的停止及起動開始，在停止時，將前述排放水排出閥進行閉鎖控制，在起動開始後，將前述排放水排出閥進行開放控制。
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