WO2018012100A1 - ガスタービン及びガスタービンの運転方法 - Google Patents

ガスタービン及びガスタービンの運転方法 Download PDF

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WO2018012100A1
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北口 佳範
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • F05D2270/10Purpose of the control system to cope with, or avoid, compressor flow instabilities
    • F05D2270/101Compressor surge or stall

Definitions

  • the present invention relates to a gas turbine having a compressor, a combustor, and a turbine, and an operation method of the gas turbine.
  • General gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine.
  • the air taken in from the air intake port is compressed by the compressor to become high-temperature and high-pressure compressed air.
  • the combustor the fuel is supplied to the compressed air and burned, so that the high-temperature and high-pressure is burned.
  • the combustion gas (working fluid) is obtained, the turbine is driven by the combustion gas, and the generator connected to the turbine is driven.
  • the rotor When starting the gas turbine, the rotor is driven and rotated by the starting motor, and the compressor is driven to secure the compressed air.
  • compressed air When compressed air is generated by this compressor, the load on the moving blades increases, and a rotating stall (surging) occurs.
  • a rotating stall When a rotating stall occurs, efficiency reduction, blade vibration, and shaft vibration may occur at the same time.
  • Patent Document 1 there is one described in Patent Document 1 below to prevent turning stall of the gas turbine.
  • the method and apparatus for surging control of a gas turbine engine described in Patent Document 1 is provided with an extraction pipe for discharging compressed air compressed by a compressor to the turbine, and is provided in the extraction pipe when the gas turbine is started. The valve is opened, and the compressed air extracted from the extraction pipe is discharged to the turbine to suppress the turning stall at the time of startup.
  • This invention solves the subject mentioned above, and aims at providing the operating method of the gas turbine which aims at size reduction of an apparatus and reduction of construction cost, and a gas turbine.
  • a gas turbine comprises a compressor, a combustor, and a turbine, and an extraction flow path for supplying compressed air extracted from the compressor as cooling air to the turbine, An exhaust passage for exhausting compressed air in the extraction passage to the turbine exhaust system, an exhaust valve provided in the exhaust passage, and an ejector provided downstream of the exhaust valve in the flow direction of compressed air in the exhaust passage A drive fluid supply device that supplies the ejector with a drive fluid; and a control device that opens the exhaust valve and activates the drive fluid supply device when the gas turbine is started or stopped. Is.
  • the compressor is driven by the starter motor to compress the air and the compressed air is supplied to the combustor side.
  • the exhaust valve is opened and the drive fluid supply device is operated to operate the ejector.
  • a part of the compressed air extracted from the compressor passes through the extraction passage, passes through the exhaust passage, is accelerated by the ejector, and is exhausted to the turbine exhaust system. Therefore, the load on the moving blade is reduced, the occurrence of turning stall is suppressed, and the operating characteristics of the gas turbine can be improved.
  • the compressed air extracted by the ejector can be increased quickly and exhausted to the turbine exhaust system, and the apparatus can be downsized and the construction cost can be reduced.
  • control device opens the exhaust valve and operates the driving fluid supply device when the operation state of the gas turbine is in a region where a rotating stall occurs.
  • the exhaust valve is opened and the drive fluid supply device is operated to operate the ejector, thereby reducing the load on the moving blade.
  • the occurrence of turning stall can be suppressed, and the operating characteristics of the gas turbine can be improved.
  • the compressed air extracted by the ejector can be increased quickly and exhausted to the turbine exhaust system, and the apparatus can be downsized and the construction cost can be reduced.
  • the control device opens the exhaust valve and activates the driving fluid supply device when the gas turbine is activated, and the activated state of the gas turbine exits a region where a rotation stall occurs. And closing the exhaust valve and stopping the operation of the driving fluid supply device.
  • the exhaust valve is opened and the driving fluid supply device is operated to exhaust a part of the compressed air extracted from the compressor to the turbine exhaust system. . Therefore, the load on the moving blade is reduced, the occurrence of turning stall is suppressed, and the operating characteristics of the gas turbine can be improved. And if the starting state of a gas turbine passes the area
  • the control device closes the exhaust valve and stops the operation of the drive fluid supply device when the rotation speed of the gas turbine is equal to or higher than a predetermined rotation speed that does not cause a rotating stall. It is a feature.
  • the gas turbine operation control by the control device can be simplified.
  • a pressure detector that detects the pressure of the compressed air flowing through the exhaust passage or the pressure of the driving fluid that the driving fluid supply device supplies to the ejector is provided, and the control device includes the pressure The operation of the driving fluid supply device is controlled based on the detection result of the detector.
  • the amount of compressed air exhausted to the turbine exhaust system can be changed by adjusting the supply amount of the drive fluid according to the pressure of the compressed air flowing through the exhaust passage or the pressure of the drive fluid supplied to the ejector. Therefore, it is possible to appropriately suppress the occurrence of turning stall.
  • the drive fluid supply device includes a drive fluid supply channel that supplies the drive fluid to the ejector, and a flow rate adjustment valve that is provided in the drive fluid supply channel.
  • the opening degree of the flow rate adjusting valve is controlled based on the detection result of the pressure detector.
  • the drive supplied from the drive fluid supply channel to the ejector is controlled by controlling the opening of the flow rate adjusting valve according to the increase or decrease in the pressure of the compressed air flowing through the exhaust channel or the pressure of the drive fluid supplied to the ejector.
  • the amount of compressed air to be exhausted to the turbine exhaust system can be changed by adjusting the fluid supply amount, and the occurrence of turning stall can be appropriately suppressed regardless of the operating state of the gas turbine.
  • the drive fluid supply device supplies a drive fluid having a pressure higher than the pressure of the compressed air flowing through the exhaust passage to the ejector.
  • the ejector can stably accelerate the compressed air flowing through the exhaust passage.
  • the driving fluid supply device supplies compressed air supplied from the compressor to the combustor to the ejector.
  • the first extraction flow path for supplying the compressed air extracted from the first extraction chamber of the compressor and the second extraction chamber on the higher pressure side than the first extraction chamber to the turbine as cooling air, respectively.
  • the ejector is provided in the first exhaust passage, and the drive fluid supply device supplies compressed air flowing through the second exhaust passage to the ejector.
  • the low-pressure compressed air extracted from the compressor by the ejector is accelerated and supplied to the turbine exhaust system, and wasteful compressed air to be exhausted is exhausted. Can be used effectively.
  • the driving fluid supply device supplies compressed air from a compressed air supply source provided outside to the ejector.
  • the drive fluid supply device is a first drive fluid supply device that supplies the ejector with compressed air from an external compressed air supply source provided outside the compressor and the combustion chamber.
  • a second drive fluid supply device for supplying compressed air from an internal compressed air supply source provided in a casing of the compressor or the combustor to the ejector, and the control device is configured to start the first operation when starting up.
  • the first driving fluid supply device is operated to stop the second driving fluid supply device, and when the rotational speed of the gas turbine reaches a predetermined rotational speed, the first driving fluid supply device is stopped and the first driving fluid supply device is stopped. It is characterized by operating a two-drive fluid supply device.
  • the ejector when the gas turbine is started, compressed air from the external compressed air supply source is supplied to the ejector by the first driving fluid supply device, and when the rotational speed of the gas turbine reaches a predetermined rotational speed, the second driving fluid supply device By supplying the compressed air from the internal compressed air supply source to the ejector, the ejector can always be operated to suppress the occurrence of the turning stall regardless of the operating state of the gas turbine.
  • the exhaust valve is provided integrally with the ejector.
  • the compressed air exhaust system can be simplified and the structure can be simplified.
  • a cooling air flow path for supplying cooling air to the upper part of the cabin of the combustor, an on-off valve provided in the cooling air flow path, and a cooling air flow path provided in the cooling air flow path
  • An ejector and a cooling air driving fluid supply device for supplying a driving fluid to the cooling air ejector are provided, and the control device opens the on-off valve and stops driving the cooling air after the gas turbine is stopped. It is characterized by operating a fluid supply device.
  • the on-off valve is opened and the cooling air drive fluid supply device is operated to operate the cooling air ejector, so that the cooling air flowing through the cooling air flow path is caused by the cooling air ejector.
  • the speed is increased and supplied to the upper part of the combustion chamber. Therefore, after the gas turbine is stopped, the upper space in the compartment of the combustor can be stirred and cooled by the cooling air, and the temperature difference between the upper and lower sides of the casing can be reduced and deformation can be suppressed.
  • the gas turbine operating method of the present invention includes a step of starting the gas turbine in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine, and the compressed air extracted from the compressor as cooling air.
  • the control device that opens the exhaust valve and operates the drive fluid supply device when the operation state of the gas turbine is in the region where the rotation stall occurs is provided.
  • a part of the compressed air extracted from the compressor is accelerated by the ejector and exhausted to the turbine exhaust system, reducing the load on the rotor blades and suppressing the occurrence of rotating stall, improving the operating characteristics of the gas turbine can do.
  • the compressed air extracted by the ejector can be increased quickly and exhausted to the turbine exhaust system, and the apparatus can be downsized and the construction cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a gas turbine according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an extraction system of the gas turbine according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an extraction system of the gas turbine according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an extraction system of the gas turbine according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an extraction system of a gas turbine according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an ejector.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operation of the ejector.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an extraction system of a gas turbine according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an extraction system of a gas turbine according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a gas turbine according to the first embodiment.
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • the gas turbine 10 is connected to a generator (not shown) on the same axis and can generate power.
  • the compressor 11 has an air intake 20 for taking in air, an inlet guide vane (IGV: Inlet Guide Vane) 22 is disposed in the compressor casing 21, and a plurality of stationary vanes 23 and moving blades 24 are provided. Arranged alternately in the front-rear direction (the axial direction of the rotor 32 to be described later), the bleed chamber 25 is provided on the outside thereof.
  • the combustor 12 is combustible by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 11 and igniting it.
  • a plurality of stationary blades 27 and moving blades 28 are alternately disposed in a turbine casing 26 in the front-rear direction (the axial direction of a rotor 32 described later).
  • An exhaust chamber 30 is disposed downstream of the turbine casing 26 via an exhaust casing 29, and the exhaust chamber 30 has an exhaust diffuser 31 that is continuous with the turbine 13.
  • a rotor (rotary shaft) 32 is positioned so as to penetrate through the center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 30.
  • the end of the rotor 32 on the compressor 11 side is rotatably supported by the bearing portion 33, while the end of the exhaust chamber 30 side is rotatably supported by the bearing portion 34.
  • the rotor 32 is fixed by stacking a plurality of disks with each blade 24 mounted thereon by the compressor 11 and fixed by a plurality of disks having each blade 28 mounted by the turbine 13.
  • a generator drive shaft (not shown) is connected to the end on the exhaust chamber 30 side.
  • the compressor casing 21 of the compressor 11 is supported by the legs 35
  • the turbine casing 26 of the turbine 13 is supported by the legs 36
  • the exhaust chamber 30 is supported by the legs 37. Yes.
  • the air taken in from the air intake 20 of the compressor 11 passes through the inlet guide vane 22, the plurality of stationary vanes 23 and the moving blade 24 and is compressed to become high-temperature / high-pressure compressed air.
  • a predetermined fuel is supplied to the compressed air in the combustor 12 and burned.
  • the high-temperature and high-pressure combustion gas that is the working fluid generated in the combustor 12 passes through the plurality of stationary blades 27 and the moving blades 28 constituting the turbine 13 to drive and rotate the rotor 32.
  • the generator connected to 32 is driven.
  • the combustion gas that has driven the turbine 13 is released into the atmosphere as exhaust gas.
  • the gas turbine 10 thus configured cools the turbine 13 by supplying a part of the compressed air extracted from the compressor 11 to the turbine 13 as cooling air.
  • the gas turbine 10 When the gas turbine 10 is started, the rotor 32 is driven and rotated by a starting motor (for example, a motor generator used as a generator), and the compressor 11 is driven to secure compressed air.
  • a starting motor for example, a motor generator used as a generator
  • the compressor 11 is driven to secure compressed air.
  • the load on the moving blade 24 becomes large, and there is a possibility that a rotating stall may occur.
  • the pressure ratio increases as the performance of the gas turbine 10 increases, turning stall is likely to occur. Therefore, when the gas turbine 10 is started, a part of the compressed air extracted from the compressor 11 is exhausted to the turbine exhaust system, thereby reducing the load on the moving blade 24 and suppressing the occurrence of turning stall.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an extraction system of the gas turbine of the first embodiment.
  • the compressor casing 21 includes a low pressure bleed chamber (first bleed chamber) 25a, an intermediate pressure bleed chamber (first bleed chamber) 25b, and a high pressure bleed chamber (second bleed chamber). ) 25c is provided.
  • One end of the low-pressure extraction channel (first extraction channel) 41 is connected to the low-pressure extraction chamber 25 a and the other end is connected to the downstream portion of the turbine casing 26.
  • the intermediate pressure extraction channel (first extraction channel) 42 has one end connected to the intermediate pressure extraction chamber 25 b and the other end connected to the midstream portion of the turbine casing 26.
  • One end of the high-pressure extraction channel (second extraction channel) 43 is connected to the high-pressure extraction chamber 25 c, and the other end is connected to the upstream portion of the turbine casing 26.
  • the compressor 11 is provided in a plurality of stages, and is configured by alternately arranging a plurality of stationary blades 23 and a plurality of moving blades 24 in the axial direction of the rotor 32. If the machine 11 has 15 stages, a low pressure extraction chamber 25a is provided corresponding to the first to sixth stages, an intermediate pressure extraction chamber 25b is provided corresponding to the seventh to ninth stages, Corresponding to the 12th to 12th stages, a high pressure extraction chamber 25c is provided.
  • the low pressure exhaust passage (first exhaust passage) 44 has one end connected to the middle portion of the low pressure extraction passage 41 and the other end connected to an exhaust chamber 30 (also an exhaust duct) as a turbine exhaust system. ing.
  • the intermediate pressure exhaust passage (first exhaust passage) 45 has one end connected to the middle portion of the intermediate pressure extraction passage 42 and the other end connected to the exhaust chamber 30 (or the exhaust duct).
  • One end of the high-pressure exhaust passage (second exhaust passage) 46 is connected to the middle portion of the high-pressure extraction passage 43 and the other end is connected to the exhaust chamber 30 (or the exhaust duct).
  • the low pressure exhaust passage 44 is provided with a low pressure exhaust valve (first exhaust valve) 47
  • the intermediate pressure exhaust passage 45 is provided with an intermediate pressure exhaust valve (first exhaust valve) 48
  • the high pressure exhaust passage 46 is provided with a high pressure.
  • An exhaust valve (second exhaust valve) 49 is provided.
  • the low-pressure exhaust valve 47 when the low-pressure exhaust valve 47 is closed, the low-pressure compressed air extracted into the low-pressure extraction chamber 25 a is supplied to the downstream side of the turbine casing 26 through the low-pressure extraction passage 41.
  • the low-pressure exhaust valve 47 when the low-pressure exhaust valve 47 is opened, the low-pressure compressed air extracted into the low-pressure extraction chamber 25 a is exhausted from the low-pressure extraction passage 41 through the low-pressure exhaust passage 44 to the exhaust chamber 30.
  • the intermediate pressure exhaust valve 48 When the intermediate pressure exhaust valve 48 is closed, the medium pressure compressed air extracted into the intermediate pressure extraction chamber 25 b is supplied to the intermediate flow side of the turbine casing 26 through the intermediate pressure extraction passage 42.
  • the intermediate pressure exhaust valve 48 when the intermediate pressure exhaust valve 48 is opened, the medium pressure compressed air extracted in the intermediate pressure extraction chamber 25 b is exhausted from the intermediate pressure extraction passage 42 through the intermediate pressure exhaust passage 45 to the exhaust chamber 30.
  • the high-pressure exhaust valve 49 When the high-pressure exhaust valve 49 is closed, the high-pressure compressed air extracted into the high-pressure extraction chamber 25 c is supplied to the upstream side of the turbine casing 26 through the high-pressure extraction passage 43.
  • the high-pressure exhaust valve 49 when the high-pressure exhaust valve 49 is opened, the high-pressure compressed air extracted into the high-pressure extraction chamber 25 c is exhausted from the high-pressure extraction passage 43 through the high-pressure exhaust passage 46 to the exhaust chamber 30.
  • the low pressure exhaust valve 47, the intermediate pressure exhaust valve 48, and the high pressure exhaust valve 49 are flow rate adjusting valves, and the opening degree of the low pressure exhaust valve 47, the intermediate pressure exhaust valve 48, and the high pressure exhaust valve 49 can be adjusted.
  • an open / close valve shutoff valve
  • the stationary blade 27 and the stationary blade are provided.
  • the components that support 27 can be cooled.
  • the cooling air (compressed air) extracted from the extraction chambers 25a, 25b, and 25c of the compressor 11 is exhausted from the exhaust passages 44, 45, and 46 to the exhaust chamber 30, thereby reducing the load on the moving blade 24. Therefore, the occurrence of turning stall can be suppressed.
  • the gas turbine of the first embodiment is configured to increase the feeding speed of the compressed air by providing ejectors in the exhaust passages 44, 45, and 46. That is, the low-pressure ejector 51 is disposed downstream of the low-pressure exhaust valve 47 in the low-pressure exhaust passage 44 in the compressed air flow direction.
  • the intermediate pressure ejector 52 is disposed downstream of the intermediate pressure exhaust valve 48 in the intermediate pressure exhaust passage 45 in the compressed air flow direction.
  • one end of the driving air supply flow path (driving fluid supply flow path) 53 is connected to the upstream side in the flow direction of the compressed air from the high pressure exhaust valve 49 in the high pressure exhaust flow path 46, and the other end is low pressure drive air.
  • the supply channel 54 and the medium pressure drive air supply channel 55 are branched.
  • the low-pressure drive air supply passage 54 is connected to the low-pressure ejector 51 by providing a low-pressure flow adjustment valve 56, and the intermediate-pressure drive air supply passage 55 is provided with an intermediate-pressure flow adjustment valve 57 and an intermediate pressure ejector. 52.
  • the low pressure driving air supply channel 54 is provided with a pressure detector 58 on the downstream side in the flow direction of the compressed air (driving fluid) from the low pressure flow rate adjusting valve 56, and the intermediate pressure driving air supply channel 55 is A pressure detector 59 is provided downstream of the flow rate adjusting valve 57 in the flow direction of the compressed air (driving fluid).
  • the low-pressure ejector 51 and the medium-pressure ejector 52 are two-phase flow ejectors.
  • Drive air supply channels 54 and 55 are connected to the supply ports, respectively, and downstream end portions of the exhaust channels 44 and 45 are connected to the suction ports. Are connected to each other, and each exhaust port is connected to the exhaust chamber 30. Therefore, when the flow rate adjusting valves 56 and 57 are opened, the high-pressure compressed air extracted in the high-pressure extraction chamber 25c flows as a driving fluid from the high-pressure exhaust passage 46 to the driving air supply passage 53, and each driving air supply passage 54 and 55 are supplied to the supply ports of the ejectors 51 and 52, respectively. Then, the compressed air in each of the exhaust passages 44 and 45 is sucked into the ejectors 51 and 52 from the suction port, and the compressed air is increased in speed as a two-phase flow and exhausted into the exhaust chamber 30.
  • the drive fluid supply apparatus of the present invention is configured by a drive air supply flow channel 53, a low pressure drive air supply flow channel 54, an intermediate pressure drive air supply flow channel 55, a low pressure flow rate adjustment valve 56, and an intermediate pressure flow rate adjustment valve 57. Is done.
  • the gas turbine 10 starts the operation, and before the start state of the gas turbine 10 reaches the region where the rotation stall occurs, or at the start of the start, the exhaust valves 47, 48, and 49 are set. In addition to opening, the flow rate adjusting valves 56 and 57 are opened in order to operate the ejectors 51 and 52. In addition, the gas turbine 10 of the first embodiment goes out of the region where the startup state of the gas turbine 10 generates a rotating stall, that is, a predetermined rotational speed (for example, a rated rotational speed) in which the rotational speed of the gas turbine 10 is set in advance. ), The exhaust valves 47, 48, 49 are closed, and the flow rate adjusting valves 56, 57 are closed to stop the operations of the ejectors 51, 52.
  • a predetermined rotational speed for example, a rated rotational speed
  • the control device 60 can control the opening and closing of the low pressure exhaust valve 47, the intermediate pressure exhaust valve 48, the high pressure exhaust valve 49, the low pressure flow rate adjustment valve 56, and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 57, and the opening degree thereof. Therefore, when the gas turbine 10 is started, the control device 60 opens the low pressure exhaust valve 47, the intermediate pressure exhaust valve 48, and the high pressure exhaust valve 49, and opens the low pressure flow rate adjustment valve 56 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 57, The rotor 32 is driven and rotated by the starting motor to start the gas turbine 10. When the rotational speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotational speed, the control device 60 closes the exhaust valves 47, 48, and 49 and closes the flow rate adjusting valves 56 and 57.
  • the high-pressure exhaust valve 49 is closed.
  • the low-pressure exhaust valve 47 is closed, and the rotational speed of the gas turbine 10 is preset higher than the second rotational speed.
  • the intermediate pressure exhaust valve 48 is closed.
  • the high-pressure exhaust valve 49, the low-pressure exhaust valve 47, and the intermediate-pressure exhaust valve 48 do not need to be fully closed at once, and may be closed gradually or stepwise. Further, the closing order of the low pressure exhaust valve 47 and the intermediate pressure exhaust valve 48 may be reversed.
  • the first rotational speed, the second rotational speed, and the third rotational speed vary depending on the model of the gas turbine 10, and are set in advance through experiments or the like.
  • the control device 60 opens the low pressure exhaust valve 47, the intermediate pressure exhaust valve 48, and the high pressure exhaust valve 49, as described above, the compressed air extracted into the extraction chambers 25a, 25b, and 25c is extracted into the extraction passages 41 and 42, respectively. , 43 flows into the exhaust passages 44, 45, 46, and when the control device 60 opens the low pressure flow rate adjustment valve 56 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 57, the high pressure compressed air in the high pressure exhaust passage 46 is driven air. It is supplied to the ejectors 51 and 52 through the drive air supply channels 54 and 55 from the supply channel 53 and operates.
  • the high-pressure compressed air flowing inside draws the low-pressure compressed air flowing through the low-pressure exhaust flow path 44, and the high-pressure compressed air and the low-pressure compressed air are mixed to form a two-phase flow. It is pushed out toward the chamber 30, accelerated, and exhausted into the exhaust chamber 30. Further, the medium pressure ejector 52 draws medium pressure compressed air flowing through the medium pressure exhaust passage 45 by the high pressure compressed air flowing through the inside, and the high pressure compressed air and the medium pressure compressed air are mixed to generate a two-phase flow. Then, it is pushed out toward the exhaust chamber 30, accelerated, and exhausted to the exhaust chamber 30.
  • the pressure detector 58 detects the pressure of the high-pressure compressed air supplied to the low-pressure ejector 51 through the low-pressure drive air supply passage 54, and the pressure detector 59 is the medium-pressure drive air supply passage 55.
  • the pressure of the high-pressure compressed air supplied to the intermediate pressure ejector 52 is detected.
  • the control device 60 adjusts the opening of the low-pressure flow rate adjustment valve 56 based on the pressure of the high-pressure compressed air supplied to the low-pressure ejector 51, and based on the pressure of the high-pressure compressed air supplied to the intermediate-pressure ejector 52.
  • the opening degree of the intermediate pressure flow rate adjustment valve 57 is adjusted.
  • the opening degree of each flow regulating valve 56, 57 is adjusted so that the amount of compressed air exhausted from each extraction chamber 25a, 25b to the exhaust chamber 30 becomes a predetermined amount.
  • a pressure detector that detects the pressure of the compressed air that flows through the low-pressure exhaust passage 44 and a pressure detector that detects the pressure of the compressed air that flows through the intermediate-pressure exhaust passage 45 are provided, and the control device 60 provides each pressure detector.
  • the opening degree of each of the flow rate adjusting valves 56 and 57 may be adjusted based on the detection result.
  • the low-pressure extraction that supplies the compressed air extracted from the low-pressure extraction chamber 25a, the medium-pressure extraction chamber 25b, and the high-pressure extraction chamber 25c of the compressor 11 to the turbine 13 as cooling air.
  • Low pressure exhaust flow path for exhausting compressed air from the air flow path 41, the intermediate pressure extraction flow path 42, the high pressure extraction flow path 43, the low pressure extraction flow path 41, the intermediate pressure extraction flow path 42, and the high pressure extraction flow path 43 to the turbine exhaust system. 44, an intermediate pressure exhaust passage 45, a high pressure exhaust passage 46, a low pressure exhaust passage 44, an intermediate pressure exhaust passage 45, a low pressure exhaust valve 47 provided in the high pressure exhaust passage 46, an intermediate pressure exhaust valve 48, and a high pressure exhaust valve 49.
  • a low-pressure ejector 51 and a medium-pressure ejector 52 provided in the low-pressure exhaust passage 44 and the medium-pressure exhaust passage 45, and a driving air supply passage 5 for supplying compressed air as a driving fluid to the low-pressure ejector 51 and the intermediate-pressure ejector 52.
  • the exhaust valves 47, 48, 49 are opened and the compressed air is supplied from the drive air supply passage 53 to the ejectors 51, 52.
  • a device 60 is provided.
  • the compressor 11 is driven by the starter motor to compress the air and flow the compressed air to the combustor 12 side.
  • the exhaust valves 47, 48, and 49 are opened, and the flow rate adjusting valves 56 and 57 are opened to serve as the driving fluid.
  • Compressed air is supplied to each ejector 51, 52 to operate. Then, a part of the compressed air extracted from the compressor 11 is accelerated by the ejectors 51 and 52 and exhausted to the exhaust chamber 30. Therefore, the load on the moving blade 24 is reduced, and the occurrence of turning stall is suppressed, and the operating characteristics of the gas turbine 10 can be improved.
  • the compressed air flowing through the exhaust passages 44 and 45 is accelerated by the ejectors 51 and 52 and exhausted to the exhaust chamber 30. Therefore, if the supply amount per unit time of the compressed air exhausted from the exhaust passages 44 and 45 to the exhaust chamber 30 is made equal to the conventional amount, the diameters of the pipes constituting the exhaust passages 44 and 45 can be reduced. In comparison with the prior art, the apparatus can be downsized and the construction cost can be reduced. On the other hand, when the pipe diameters constituting the exhaust passages 44 and 45 are made equal to the conventional one, the flow rate per unit time of the compressed air exhausted from the exhaust passages 44 and 45 to the exhaust chamber 30 increases. Compressed air can be increased early and exhausted to the exhaust chamber 30, and performance can be improved.
  • the control device 60 opens the exhaust valves 47, 48, 49 and opens the flow rate adjusting valves 56, 57 to operate the ejectors 51, 52 when the gas turbine 10 is started.
  • the exhaust valves 47, 48, 49 are closed and the flow rate adjusting valves 56, 57 are closed to operate the ejectors 51, 52. Stop. Therefore, when the gas turbine 10 is started, a part of the compressed air extracted from the compressor 11 is accelerated by the ejectors 51 and 52 and exhausted to the exhaust chamber 30, so the load on the moving blade 24 is reduced.
  • the control device 60 closes the exhaust valves 47, 48, and 49 and sets the flow rate adjustment valves 56 when the rotation speed of the gas turbine 10 exceeds a predetermined rotation speed that does not cause a turning stall. , 57 are closed to stop the operation of the ejectors 51, 52. Therefore, the operation control of the gas turbine 10 by the control device 60 can be simplified by defining the region in which the startup state of the gas turbine 10 generates a turning stall by the rotational speed of the gas turbine 10.
  • pressure detectors 58 and 59 for detecting the pressure of compressed air flowing through the exhaust passages 44, 45, and 46 or the pressure of compressed air flowing through the drive air supply passages 54 and 55 are provided,
  • the control device 60 controls the operation of the ejectors 51 and 52 based on the detection results of the pressure detectors 58 and 59. Therefore, the amount of compressed air exhausted to the exhaust chamber 30 can be changed, and the occurrence of turning stall can be appropriately suppressed.
  • flow adjustment valves 56 and 57 and pressure detectors 58 and 59 are provided in the drive air supply passages 54 and 55, and the control device 60 determines the detection results of the pressure detectors 58 and 59. Based on this, the opening degree of each flow regulating valve 56, 57 is controlled. Therefore, it is possible to adjust the amount of compressed air supplied to the ejectors 51 and 52 and change the amount of compressed air exhausted to the exhaust chamber 30 only by adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valves 56 and 57. In addition, the occurrence of turning stall can be appropriately suppressed regardless of the operating state of the gas turbine 10.
  • each ejector 51, 52 can stably increase the speed of the compressed air flowing through the exhaust passages 44, 45.
  • the step of starting the gas turbine 10 the step of supplying the compressed air extracted from the compressor 11 to the turbine 13 as cooling air, A step of accelerating a part of the extracted compressed air by the ejectors 51 and 52 and exhausting the compressed air into the exhaust chamber 30.
  • the step of stopping the exhaust of the compressed air extracted from the compressor 11 into the exhaust chamber 30 when the rotation speed of the gas turbine 10 is equal to or higher than a predetermined rotation speed that does not cause a rotating stall. Provide. Therefore, since the exhaust of the compressed air extracted from the compressor 11 to the exhaust chamber 30 is stopped, a sufficient amount of compressed air can be secured in the compressor 11 and the rated operation can be performed at an early stage.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an extraction system of the gas turbine according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • Low pressure extraction channel 41, medium pressure extraction channel 42, high pressure extraction channel 43, low pressure exhaust channel 44, medium pressure exhaust channel 45, high pressure exhaust channel 46, low pressure exhaust valve 47, medium pressure exhaust valve 48, high pressure exhaust The configuration and operation of the valve 49 are the same as those in the first embodiment.
  • the low pressure ejector 51 is disposed downstream of the low pressure exhaust valve 47 in the low pressure exhaust passage 44 in the flow direction of the compressed air.
  • the intermediate pressure ejector 52 is disposed downstream of the intermediate pressure exhaust valve 48 in the intermediate pressure exhaust passage 45 in the compressed air flow direction.
  • the drive air supply flow channel 71 has one end connected to the vehicle compartment (hereinafter referred to as combustor vehicle compartment) 38 of the combustor 12 and the other end connected to the low pressure drive air supply flow channel 72 and the medium pressure drive air supply flow. Branching to a path 73.
  • the low-pressure drive air supply passage 72 is connected to the low-pressure ejector 51 by providing a low-pressure flow adjustment valve 74, and the intermediate-pressure drive air supply passage 73 is provided with an intermediate-pressure flow adjustment valve 75 and an intermediate-pressure ejector. 52.
  • the low-pressure ejector 51 and the medium-pressure ejector 52 are two-phase flow ejectors, and drive air supply flow paths 72 and 73 are connected to the supply ports, respectively, and downstream ends of the exhaust flow paths 44 and 45 are connected to the suction ports. Are connected to each other, and each exhaust port is connected to the exhaust chamber 30. Therefore, when the flow rate adjusting valves 74 and 75 are opened, the high-pressure compressed air extracted from the combustor casing 38 flows as the driving fluid into the driving air supply passage 71 and passes through the driving air supply passages 72 and 73. To the supply ports of the ejectors 51 and 52. Then, the compressed air in each of the exhaust passages 44 and 45 is sucked into the ejectors 51 and 52 from the suction port, and the compressed air is increased in speed as a two-phase flow and exhausted into the exhaust chamber 30.
  • the gas turbine 10 starts to start, and the exhaust valves 47, 48, and 49 are opened before the start state of the gas turbine 10 reaches the region where the rotation stall occurs or at the start of the start.
  • the flow rate adjusting valves 74 and 75 are opened to operate the ejectors 51 and 52.
  • the startup state of the gas turbine 10 passes through the region where the rotation stall occurs, that is, when the rotation speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotation speed (for example, a rated rotation speed)
  • the exhaust valves 47, 48 and 49 are closed, and the flow rate adjusting valves 74 and 75 are closed to stop the operation of the ejectors 51 and 52.
  • control device 60 opens the low-pressure exhaust valve 47, the intermediate-pressure exhaust valve 48, and the high-pressure exhaust valve 49 when the gas turbine 10 is started, the compressed air extracted into each extraction chamber 25a, 25b, 25c
  • the control device 60 opens the low pressure flow rate adjustment valve 74 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 75 from the passages 41, 42, 43 to the exhaust flow paths 44, 45, 46, the high pressure compression of the combustor casing 38 is performed. Air is supplied from the drive air supply channel 71 to the ejectors 51 and 52 through the drive air supply channels 72 and 73 to operate.
  • the high-pressure compressed air flowing inside draws the low-pressure compressed air flowing through the low-pressure exhaust flow path 44, and the high-pressure compressed air and the low-pressure compressed air are mixed to form a two-phase flow. It is pushed out toward the chamber 30, accelerated, and exhausted into the exhaust chamber 30. Further, the medium pressure ejector 52 draws medium pressure compressed air flowing through the medium pressure exhaust passage 45 by the high pressure compressed air flowing through the inside, and the high pressure compressed air and the medium pressure compressed air are mixed to generate a two-phase flow. Then, it is pushed out toward the exhaust chamber 30, accelerated, and exhausted to the exhaust chamber 30.
  • the driving fluid is supplied to the low pressure ejector 51, the intermediate pressure ejector 52, the low pressure ejector 51, and the intermediate pressure ejector 52 provided in the low pressure exhaust passage 44 and the intermediate pressure exhaust passage 45.
  • the exhaust valves 47, 48, and 49 are opened.
  • a control device 60 that supplies compressed air from the drive air supply flow channel 71 to the ejectors 51 and 52 is provided.
  • the exhaust valves 47, 48, and 49 are opened, and the compressed air in the combustor chamber 38 is supplied to the drive air supply channel. 71 is supplied to the ejectors 51 and 52 to be operated. Then, a part of the compressed air extracted from the compressor 11 is accelerated by the ejectors 51 and 52 and exhausted to the exhaust chamber 30. Therefore, the load on the moving blade 24 is reduced, and the occurrence of turning stall is suppressed, and the operating characteristics of the gas turbine 10 can be improved.
  • the compressed air flowing through the exhaust passages 44 and 45 is accelerated by the ejectors 51 and 52 and exhausted to the exhaust chamber 30. Therefore, if the supply amount per unit time of the compressed air exhausted from the exhaust passages 44 and 45 to the exhaust chamber 30 is made equal to the conventional amount, the diameters of the pipes constituting the exhaust passages 44 and 45 can be reduced. In comparison with the prior art, the apparatus can be downsized and the construction cost can be reduced. On the other hand, when the pipe diameters constituting the exhaust passages 44 and 45 are made equal to the conventional one, the flow rate per unit time of the compressed air exhausted from the exhaust passages 44 and 45 to the exhaust chamber 30 increases. Compressed air can be increased early and exhausted to the exhaust chamber 30, and performance can be improved.
  • the compressor 11 is connected to a TCA (Turbine Cooling Air) line (not shown) from the combustor casing 38, and the base end portion of the drive air supply flow path 71 is branched from the TCA line. Therefore, the piping can be easily arranged, high-pressure compressed air can be easily supplied to the ejectors 51 and 52, and the compressed air flowing through the exhaust passages 44 and 45 can be stably accelerated.
  • TCA Total Cooling Air
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an extraction system of the gas turbine according to the third embodiment.
  • symbol is attached
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • Low pressure extraction channel 41, medium pressure extraction channel 42, high pressure extraction channel 43, low pressure exhaust channel 44, medium pressure exhaust channel 45, high pressure exhaust channel 46, low pressure exhaust valve 47, medium pressure exhaust valve 48, high pressure exhaust The configuration and operation of the valve 49 are the same as those in the first embodiment.
  • the low pressure ejector 51 is disposed downstream of the low pressure exhaust valve 47 in the low pressure exhaust passage 44 in the flow direction of the compressed air.
  • the intermediate pressure ejector 52 is disposed downstream of the intermediate pressure exhaust valve 48 in the intermediate pressure exhaust passage 45 in the compressed air flow direction.
  • an external compressed air supply source (driving fluid supply device) 81 provided outside is connected to a driving air supply flow path 82, which is driven by a low pressure driving air supply flow path 83 and an intermediate pressure drive.
  • the air supply channel 84 is branched.
  • the low-pressure drive air supply flow path 83 is connected to the low-pressure ejector 51 by providing a low-pressure flow adjustment valve 85, and the intermediate-pressure drive air supply flow path 84 is provided with an intermediate-pressure flow adjustment valve 86 and an intermediate pressure ejector. 52.
  • the low-pressure ejector 51 and the medium-pressure ejector 52 are two-phase flow ejectors.
  • Drive air supply channels 83 and 84 are connected to the supply ports, respectively, and downstream end portions of the exhaust channels 44 and 45 are connected to the suction ports. Are connected to each other, and each exhaust port is connected to the exhaust chamber 30. Therefore, when the flow rate adjusting valves 85 and 86 are opened, high-pressure compressed air from the external compressed air supply source 81 flows as a driving fluid to the driving air supply channel 82 and passes through the driving air supply channels 83 and 84. It is supplied to the supply port of each ejector 51, 52. Then, the compressed air in each of the exhaust passages 44 and 45 is sucked into the ejectors 51 and 52 from the suction port, and the compressed air is increased in speed as a two-phase flow and exhausted into the exhaust chamber 30.
  • each of the exhaust valves 47, 48, 49 is started before the gas turbine 10 starts to start and before the start state of the gas turbine 10 reaches the region where the rotation stall occurs or at the start of starting.
  • the flow rate adjusting valves 85 and 86 are opened to operate the ejectors 51 and 52.
  • the startup state of the gas turbine 10 passes through the region where the rotation stall occurs, that is, when the rotation speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotation speed (for example, a rated rotation speed)
  • the exhaust valves 47, 48 and 49 are closed, and the flow rate adjusting valves 85 and 86 are closed to stop the operation of the ejectors 51 and 52.
  • the control device 60 opens the low-pressure exhaust valve 47, the intermediate-pressure exhaust valve 48, and the high-pressure exhaust valve 49 when the gas turbine 10 is started, the compressed air extracted into each extraction chamber 25a, 25b, 25c
  • the control device 60 opens the low pressure flow rate adjustment valve 85 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 86, the high pressure of the external compressed air supply source 81 flows.
  • Compressed air is supplied from the drive air supply channel 82 to the ejectors 51 and 52 through the drive air supply channels 83 and 84 to operate.
  • the high-pressure compressed air flowing inside draws the low-pressure compressed air flowing through the low-pressure exhaust passage 44, and the compressed air mixes inside to form a two-phase flow and is pushed out toward the exhaust chamber 30. Then, the speed is increased and the exhaust chamber 30 is exhausted. Further, the medium pressure ejector 52 draws medium pressure compressed air flowing through the medium pressure exhaust passage 45 by the high pressure compressed air flowing through the inside, and the high pressure compressed air and the medium pressure compressed air are mixed to generate a two-phase flow. Then, it is pushed out toward the exhaust chamber 30, accelerated, and exhausted to the exhaust chamber 30.
  • the driving fluid is supplied to the low pressure ejector 51, the intermediate pressure ejector 52, the low pressure ejector 51, and the intermediate pressure ejector 52 provided in the low pressure exhaust passage 44 and the intermediate pressure exhaust passage 45.
  • an external compressed air supply source 81 for supplying compressed air and when the operating state of the gas turbine 10 is in a region where a rotating stall occurs, the exhaust valves 47, 48, 49 are opened and the external compressed air supply source 81 And a control device 60 for supplying compressed air to the ejectors 51 and 52.
  • the exhaust valves 47, 48, 49 are opened, and the compressed air from the external compressed air supply source 81 is supplied to the drive air supply flow. It supplies to each ejector 51,52 from the path
  • compressed air from an external compressed air supply source 81 provided outside is supplied to the ejectors 51 and 52. Therefore, high-pressure compressed air can be supplied to the ejectors 51 and 52 regardless of the operating state of the gas turbine 10, and the compressed air flowing through the exhaust passages 44 and 45 can be stably accelerated.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an extraction system of a gas turbine according to the fourth embodiment
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an ejector
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an operation of the ejector.
  • symbol is attached
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • the configurations and operations of the low pressure extraction flow channel 41, the intermediate pressure extraction flow channel 42, the high pressure extraction flow channel 43, the low pressure exhaust flow channel 44, the intermediate pressure exhaust flow channel 45, and the high pressure exhaust valve 49 are the same as in the first embodiment.
  • the low-pressure ejector 91 is disposed in the low-pressure exhaust passage 44, and the intermediate-pressure ejector 92 is disposed in the intermediate-pressure exhaust passage 45.
  • the low pressure ejector 91 and the intermediate pressure ejector 92 are integrally provided with an exhaust valve.
  • the drive air supply flow channel 53 has one end connected to the upstream side in the compressed air flow direction from the high pressure exhaust valve 49 in the high pressure exhaust flow channel 46 and the other end connected to the low pressure drive air supply flow channel 54 and the medium pressure.
  • the driving air supply channel 55 is branched.
  • the low-pressure drive air supply channel 54 is provided with a low-pressure flow rate adjustment valve 56 and connected to a low-pressure ejector 91, and the intermediate-pressure drive air supply channel 55 is provided with an intermediate-pressure flow rate adjustment valve 57 and an intermediate-pressure ejector. 92.
  • the low-pressure ejector 91 and the medium-pressure ejector 92 are two-phase flow ejectors.
  • Drive air supply channels 54 and 55 are connected to the supply ports, respectively, and downstream end portions of the exhaust channels 44 and 45 are connected to the suction ports. Are connected to each other, and each exhaust port is connected to the exhaust chamber 30.
  • the ejector main body 101 includes a suction unit 102, a mixing unit 103, and a diffuser 104, and a sealing unit 105 is provided in the mixing unit 103.
  • the nozzle (exhaust valve) 106 is supported by the mixing portion 103 so as to be movable in the axial direction, and the outer peripheral portion is in close contact with the seal portion 105, so that the suction portion 102 and the diffuser 104 can be partitioned.
  • the suction portion 102 is formed with a suction port 107 and is connected to a low pressure exhaust passage 44 (medium pressure exhaust passage 45).
  • the actuator 108 is configured by a piston 111 connected to a drive rod 110 in a cylinder 109 being supported so as to be movable in the axial direction, and two chambers 112 and 113 are defined inside.
  • the drive rod 110 passes through the cylinder 109 in the axial direction, and the tip is connected to the nozzle 106.
  • the nozzle 106 and the drive rod 110 have a flow path 114 formed therein, and the flow path 114 is connected to a low-pressure drive air supply flow path 54 (intermediate pressure drive air supply flow path 55) at the base end portion, and has a tip end portion. It communicates with the mixing unit 103.
  • working fluid channels 115 and 116 are connected to the chambers 112 and 113. Further, a ground seal 117 is provided between the ejector body 101 and the actuator 108.
  • the actuator 108 is not limited to the fluid drive type, and may be an electric type.
  • the exhaust valve 49 is opened and the actuators 91 and 92 are operated to operate the actuators. 108 is activated. Further, the exhaust valve 49 is closed when the starting state of the gas turbine 10 passes through the region where the rotating stall occurs, that is, when the rotational speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotational speed (for example, a rated rotational speed). At the same time, the actuators 108 are operated in reverse to stop the operation of the ejectors 91 and 92.
  • a predetermined rotational speed for example, a rated rotational speed
  • the compressed air extracted into the extraction chambers 25a, 25b, and 25c flows into the exhaust passages 44, 45, and 46 from the extraction passages 41, 42, and 43, respectively.
  • the control device 60 opens the low pressure flow rate adjustment valve 56 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 57 and actuates each actuator 108, the high pressure compressed air in the high pressure exhaust passage 46 flows from the drive air supply passage 53 to each drive air supply flow.
  • the fuel is supplied to the ejectors 91 and 92 through the paths 54 and 55 to operate.
  • the low pressure ejector 91 the high pressure compressed air flowing inside draws the low pressure compressed air flowing through the low pressure exhaust passage 44, and the high pressure compressed air and the low pressure compressed air are mixed inside to form a two-phase flow. It is pushed out toward the chamber 30, accelerated, and exhausted into the exhaust chamber 30. Further, the medium pressure ejector 92 draws medium pressure compressed air flowing through the medium pressure exhaust passage 45 by the high pressure compressed air flowing inside, and the high pressure compressed air and medium pressure compressed air are mixed in the two-phase flow. Then, it is pushed out toward the exhaust chamber 30, accelerated, and exhausted to the exhaust chamber 30.
  • the driving fluid is supplied to the low pressure ejector 91, the intermediate pressure ejector 92, the low pressure ejector 91, and the intermediate pressure ejector 92 provided in the low pressure exhaust passage 44 and the intermediate pressure exhaust passage 45.
  • the exhaust valve 49 is opened and the compressed air is supplied to the ejectors 91 and 92 to be operated. Then, a part of the compressed air extracted from the compressor 11 is increased in speed by the ejectors 91 and 92 and exhausted to the exhaust chamber 30. Therefore, the load on the moving blade 24 is reduced, and the occurrence of turning stall is suppressed, and the operating characteristics of the gas turbine 10 can be improved.
  • the low pressure ejector 91 and the intermediate pressure ejector 92 are integrally provided with an exhaust valve. Therefore, by providing the exhaust valves integrally with the ejectors 91 and 92, by eliminating the exhaust valves of the exhaust passages 44 and 45, the exhaust system for compressed air can be simplified and the structure can be simplified.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an extraction system of a gas turbine according to the fifth embodiment.
  • symbol is attached
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • Low pressure extraction channel 41, medium pressure extraction channel 42, high pressure extraction channel 43, low pressure exhaust channel 44, medium pressure exhaust channel 45, high pressure exhaust channel 46, low pressure exhaust valve 47, medium pressure exhaust valve 48, high pressure exhaust The configuration and operation of the valve 49 are the same as those in the first embodiment.
  • the low pressure ejector 51 is disposed downstream of the low pressure exhaust valve 47 in the low pressure exhaust passage 44 in the flow direction of the compressed air.
  • the intermediate pressure ejector 52 is disposed downstream of the intermediate pressure exhaust valve 48 in the intermediate pressure exhaust passage 45 in the compressed air flow direction.
  • One end of the drive air supply channel 53 is connected to the upstream side in the flow direction of the compressed air from the high pressure exhaust valve 49 in the high pressure exhaust channel 46, and the other end is connected to the low pressure drive air supply channel 54 and the medium pressure drive air.
  • the supply channel 55 is branched.
  • the low-pressure drive air supply passage 54 is connected to the low-pressure ejector 51 by providing a low-pressure flow adjustment valve 56, and the intermediate-pressure drive air supply passage 55 is provided with an intermediate-pressure flow adjustment valve 57 and an intermediate pressure ejector. 52.
  • an external compressed air supply source 81 provided outside is connected to a drive air supply channel 82, and this drive air supply channel 82 is connected to a low pressure drive air supply channel 83 and an intermediate pressure drive air supply channel 84.
  • the low-pressure drive air supply flow path 83 is connected to the low-pressure ejector 51 by providing a low-pressure flow adjustment valve 85, and the intermediate-pressure drive air supply flow path 84 is provided with an intermediate-pressure flow adjustment valve 86 and an intermediate pressure ejector. 52.
  • the low-pressure ejector 51 and the medium-pressure ejector 52 are two-phase flow ejectors.
  • Drive air supply channels 54, 55, 83, and 84 are connected to the supply ports, respectively, and exhaust channels 44 and 45 are connected to the suction ports.
  • the downstream end portions are connected to each other, and the respective exhaust ports are connected to the exhaust chamber 30. Therefore, when the flow rate adjustment valves 56 and 57 are opened, the high-pressure compressed air extracted into the high-pressure extraction chamber 25c flows from the high-pressure exhaust passage 46 to the drive air supply passage 53, and the drive air supply passages 54 and 55 And supplied to the supply ports of the ejectors 51 and 52.
  • the compressor 11 and the first drive fluid supply device that supplies the compressed air from the external compressed air supply source 81 provided outside the combustor casing 38 to the ejectors 51 and 52, and the compressor 11.
  • a second driving fluid supply device for supplying compressed air from the high pressure extraction chamber 25c (internal compressed air supply source) or the inside of the combustor vehicle chamber 38 (internal compressed air supply source) to the ejectors 51 and 52. It has.
  • the control device 60 operates the first drive fluid supply device to stop the second drive fluid supply device.
  • the rotation speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotation speed set in advance, the first drive fluid supply apparatus is stopped.
  • the drive fluid supply device is stopped and the second drive fluid supply device is activated.
  • each flow regulating valve 56, 57, 85, 86 is opened. Further, when the startup state of the gas turbine 10 passes through the region where the rotation stall occurs, that is, when the rotation speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotation speed (for example, a rated rotation speed), the exhaust valves 47, 48 and 49 are closed, and the flow rate adjusting valves 56, 57, 85, and 86 are closed to stop the operations of the ejectors 51 and 52.
  • a predetermined rotation speed for example, a rated rotation speed
  • the control device 60 opens the low pressure exhaust valve 47, the intermediate pressure exhaust valve 48, and the high pressure exhaust valve 49. Then, the low pressure flow rate adjustment valve 85 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 86 are opened. Then, the high-pressure compressed air from the external compressed air supply source 81 is supplied from the drive air supply channel 82 to the ejectors 51 and 52 through the drive air supply channels 83 and 84 to operate.
  • the high-pressure compressed air flowing inside draws in the compressed air in the low-pressure exhaust passage 44, and the compressed air is mixed inside to form a two-phase flow, which is pushed out toward the exhaust chamber 30 and increased. It is accelerated and exhausted to the exhaust chamber 30.
  • the medium pressure ejector 52 the high pressure compressed air flowing inside draws the compressed air in the medium pressure exhaust passage 45, and the high pressure compressed air and the medium pressure compressed air are mixed to form a two-phase flow, and the exhaust chamber It is pushed out toward 30, accelerated, and exhausted into the exhaust chamber 30.
  • the compressed air extracted into the extraction chambers 25a, 25b, and 25c is discharged from the extraction flow paths 41, 42, and 43 to the exhaust flow paths 44, 45, and 46, respectively. Flow into.
  • the control device 60 closes the low pressure flow rate adjustment valve 85 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 86, and opens the low pressure flow rate adjustment valve 56 and the intermediate pressure flow rate adjustment valve 57, the high pressure compressed air in the high pressure exhaust passage 46 is opened. Is supplied from the drive air supply flow path 53 to the ejectors 51 and 52 through the drive air supply flow paths 54 and 55 to operate.
  • the high-pressure compressed air flowing inside draws the low-pressure compressed air flowing through the low-pressure exhaust passage 44, and the compressed air mixes inside to form a two-phase flow and is pushed out toward the exhaust chamber 30. Then, the speed is increased and the exhaust chamber 30 is exhausted. Further, the medium pressure ejector 52 draws medium pressure compressed air flowing through the medium pressure exhaust passage 45 by the high pressure compressed air flowing through the inside, and the high pressure compressed air and the medium pressure compressed air are mixed to generate a two-phase flow. Then, it is pushed out toward the exhaust chamber 30, accelerated, and exhausted to the exhaust chamber 30.
  • the compressor 11 and the combustor casing 38 are at atmospheric pressure, so the high-pressure compressed air from the external compressed air supply source 81 is used as the driving fluid for the ejectors 51 and 52.
  • the rotational speed of the gas turbine 10 reaches a predetermined rotational speed, the pressure of the compressed air in each of the extraction chambers 25a, 25b, 25c and the combustor chamber 38 rises, so that the ejectors 51, 52 are driven.
  • the high-pressure compressed air in the extraction chamber 25c is used as the fluid.
  • the internal compressed air supply source of the second driving fluid supply device is not limited to the extraction chambers 25a and 25b, but may be the combustor chamber 38 applied in the second embodiment.
  • the first drive for supplying compressed air from the external compressed air supply source 81 provided outside the compressor 11 and the combustor casing 38 to the ejectors 51 and 52.
  • a fluid supply device and a second drive fluid supply device for supplying compressed air from the extraction chambers 25a, 25b, and 25c provided in the compressor 11 to the ejectors 51 and 52 are provided. Compressed air from the compressed air supply source 81 is supplied to the ejectors 51 and 52. When the predetermined number of rotations is reached, compressed air from the extraction chambers 25a, 25b, and 25c is supplied to the ejectors 51 and 52.
  • the ejectors 51 and 52 can be always operated to suppress the occurrence of the turning stall.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an extraction system of a gas turbine according to the sixth embodiment.
  • symbol is attached
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, and a turbine 13.
  • the configuration of the valve 49 is the same as in the first embodiment.
  • the cooling air flow path 121 is connected to the extraction flow path 41 connected to the extraction chamber 25a at the base end, and connected to the upper portion of the combustor chamber 38 at the front end.
  • the cooling air passage 121 is provided with a cooling air ejector 122, and an on-off valve 123 is provided downstream of the cooling air ejector 122 in the cooling air flow direction.
  • the cooling air drive air supply flow path (cooling air drive fluid supply flow path) 124 is connected to an external compressed air supply source (cooling air drive fluid supply device) 125 provided externally at the base end portion, and has a distal end portion. Is connected to a cooling air ejector 122, and an on-off valve 126 is provided.
  • the cooling air ejector 122 is a two-phase flow ejector, and a cooling air driving air supply passage 124 is connected to each supply port, a cooling air passage 121 is connected to a suction port, and an exhaust port is a combustor vehicle. It is connected to the upper part of the chamber 38. Therefore, when the on-off valve 126 is opened, compressed air from the external compressed air supply source 125 is supplied as a driving fluid to the supply port of the cooling air ejector 122 through the cooling air driving air supply passage 124.
  • the air extracted from the extraction chamber 25a having become atmospheric pressure is sucked into the cooling air ejector 122 from the suction port through the cooling air passage 121, and the compressed air is accelerated as a two-phase flow. It is supplied to the upper part of the combustor casing 38.
  • the on-off valve 123 of the cooling air passage 121 is opened and the on-off valve 126 is opened to operate the cooling air ejector 122.
  • the on-off valve 123 of the cooling air flow passage 121 is closed and the on-off valve 126 is closed to stop the operation of the cooling air ejector 122.
  • the compressor 11, the combustor 12, and the turbine 13 are in a high temperature state.
  • the on-off valves 123 and 126 are opened after the gas turbine 10 is stopped, the compressed air from the external compressed air supply source 125 is supplied to the cooling air ejector 122 through the cooling air driving air supply passage 124. Operate. That is, the air extracted into the extraction chamber 25 a flows into the cooling air ejector 122 from the low pressure extraction channel 41 through the cooling air channel 121, and the cooling air ejector 122 is supplied from the external compressed air supply source 125.
  • the high-pressure compressed air flowing inside draws the air flowing through the low-pressure extraction passage 41, and the high-pressure compressed air and air are mixed inside to form a two-phase flow, which is supplied to the upper part of the combustor casing 38. Therefore, the combustor casing 38 is cooled and agitated by the compressed air supplied to the upper part, and the temperature difference between the upper part and the lower part is reduced.
  • the air flowing through the low-pressure extraction flow path 41 drawn by the cooling air ejector 122 may be lower in pressure than the compressed air supplied from the external compressed air supply source 125.
  • the cooling air passage 121 that supplies the cooling air to the upper portion of the combustor casing 38, the cooling air ejector 122 provided in the cooling air passage 121, and the opening and closing.
  • a valve 123 and an external compressed air supply source 125 that supplies compressed air as a driving fluid to the cooling air ejector 122 through the cooling air driving air supply flow path 124 are provided. Then, the external compressed air supply source 125 is activated and the on-off valves 123 and 126 are opened.
  • the compressed air supplied from the external compressed air supply source 125 to the cooling air ejector 122 is operated and the compressed air for cooling flowing through the cooling air passage 121 is cooled.
  • the speed is increased by 122 and supplied to the upper part of the combustor casing 38. Therefore, after the gas turbine 10 is stopped, the upper space in the combustor casing 38 can be cooled by stirring with the cooling air, and the temperature difference between the upper and lower sides of the casing can be reduced to suppress deformation.
  • the exhaust valves 47, 48, and 49 are opened before the start state of the gas turbine 10 reaches the region where the rotation stall occurs or at the start of the start.
  • the ejectors 51 and 52 are configured to operate together with the exhaust valves 47, 48, and 49, and the timing for operating the ejectors 51 and 52 is determined before the gas turbine 10 is started.
  • 48 and 49 may be opened, or the rotational speed at which the gas turbine 10 generates a turning stall, the pressure of compressed air, and the like are obtained by a prior experiment, and the gas turbine 10 is started and turned.
  • the exhaust valve may be opened when the rotational speed causing the stall or the pressure of the compressed air is reached.
  • the predetermined rotational speed may be a rated rotational speed, a rotational speed lower than the predetermined rotational speed, or may be obtained by a prior experiment or the like.
  • the control of the exhaust valves 47, 48, 49 and the ejectors 51, 52 when the gas turbine 10 is started has been described.
  • the exhaust valves 47, 48, and 49 may be opened and the ejectors 51 and 52 may be operated when the rotational speed is lower than the rated speed. What is necessary is just to obtain
  • the time of starting of a gas turbine means the time from the time a gas turbine starts starting until it reaches a rated operation state.
  • the term “when the gas turbine is stopped” refers to the time between the rated operation state and the stop state of the gas turbine.

Abstract

ガスタービンにおいて、各抽気室(25a,25b,25c)から抽気した圧縮空気をタービン(13)に供給する低圧抽気流路(41)と中圧抽気流路(42)と高圧抽気流路(43)と、各抽気流路(41,42,43)の圧縮空気を排気室(30)に排気する低圧排気流路(44)と中圧排気流路(45)と高圧排気流路(46)と、各排気流路(44,45,46)に設けられる低圧排気弁(47)と中圧排気弁(48)と高圧排気弁(49)と、各圧排気流路(44,45)に設けられる低圧エジェクタ(51)と中圧エジェクタ(52)と、各エジェクタ(51,52)に圧縮空気を供給する駆動空気供給流路(53)と、ガスタービン(10)の運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに各排気弁(47,48,49)を開放すると共に駆動空気供給流路(53)から各エジェクタ(51,52)に圧縮空気を供給する制御装置(60)を設ける。

Description

ガスタービン及びガスタービンの運転方法
 本発明は、圧縮機と燃焼器とタービンとを有するガスタービン、このガスタービンの運転方法に関するものである。
 一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス(作動流体)を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。
 ガスタービンを起動するとき、起動用モータによりロータを駆動回転し、圧縮機を駆動することで圧縮空気を確保している。この圧縮機で圧縮空気を生成するとき、動翼の負荷が大きくなり、旋回失速(サージング)が発生する。旋回失速が発生すると、効率低下、翼振動、軸振動を併発することがある。
 ガスタービンの旋回失速を防止するものとして、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載されたガスタービンエンジンのサージング制御のための方法および装置は、圧縮機で圧縮した圧縮空気をタービンに排出する抽気配管を設け、ガスタービンの起動時に、この抽気配管に設けられている弁を開き、抽気配管から抽気された圧縮空気をタービンに排出することで、起動時の旋回失速を抑制するものである。
特開2014-020373号公報
 上述した従来のガスタービンの起動方法では、タービンの起動時に、圧縮機から抽気した圧縮空気を抽気配管からタービンに排出している。この場合、圧縮機から抽気した圧縮空気は、タービンとの圧力差により抽気配管を通してこのタービンに送り出される。そのため、この抽気配管として、大口径の配管が必要となり、配管コストが増加すると共に、施工コストが増加してしまうという課題がある。
 本発明は、上述した課題を解決するものであり、装置の小型化や施工コストの低減を図るガスタービン及びガスタービンの運転方法を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するための本発明のガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとから構成され、前記圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンに供給する抽気流路と、前記抽気流路の圧縮空気をタービン排気系に排気する排気流路と、前記排気流路に設けられる排気弁と、前記排気流路における前記排気弁より圧縮空気の流れ方向の下流側に設けられるエジェクタと、前記エジェクタに駆動流体を供給する駆動流体供給装置と、ガスタービンの起動時または停止時に前記排気弁を開放すると共に前記駆動流体供給装置を作動する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。
 従って、例えば、ガスタービンが起動するとき、起動用モータにより圧縮機を駆動することで空気を圧縮し、燃焼器側に圧縮空気を流しているが、このとき、圧縮機における動翼の負荷が大きくなり、旋回失速が発生するおそれがある。そのため、ガスタービンの起動時または停止時に、排気弁を開放すると共に駆動流体供給装置を作動してエジェクタを作動させる。すると、圧縮機から抽気した圧縮空気の一部が抽気流路から排気流路を通り、エジェクタにより増速されてタービン排気系に排気される。そのため、動翼の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービンの運転特性を改善することができる。そして、エジェクタにより抽気した圧縮空気を早期に、且つ、増加してタービン排気系に排気することができ、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。
 本発明のガスタービンでは、前記制御装置は、前記ガスタービンの運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに前記排気弁を開放すると共に前記駆動流体供給装置を作動することを特徴としている。
 従って、ガスタービンの運転状態が旋回失速を発生する領域に到達する領域にあるとき、排気弁を開放すると共に駆動流体供給装置を作動してエジェクタを作動させることで、動翼の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービンの運転特性を改善することができる。そして、エジェクタにより抽気した圧縮空気を早期に、且つ、増加してタービン排気系に排気することができ、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。
 本発明のガスタービンでは、前記制御装置は、前記ガスタービンの起動時に、前記排気弁を開放すると共に前記駆動流体供給装置を作動し、前記ガスタービンの起動状態が旋回失速を発生する領域を抜けると、前記排気弁を閉止すると共に前記駆動流体供給装置の作動を停止することを特徴としている。
 従って、ガスタービンが起動するとき、旋回失速が発生するおそれがあるため、排気弁を開放すると共に駆動流体供給装置を作動し、圧縮機から抽気した圧縮空気の一部をタービン排気系に排気する。そのため、動翼の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービンの運転特性を改善することができる。そして、ガスタービンの起動状態が旋回失速を発生する領域を抜けると、排気弁を閉止すると共に駆動流体供給装置の作動を停止する。すると、圧縮機から抽気した圧縮空気のタービン排気系への排気が停止し、圧縮機に十分な圧縮空気量を確保して早期に定格運転を実施することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記制御装置は、前記ガスタービンの回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると、前記排気弁を閉止すると共に前記駆動流体供給装置の作動を停止することを特徴としている。
 従って、ガスタービンの起動状態が旋回失速を発生する領域を、ガスタービンの回転数で規定することで、制御装置によるガスタービン運転制御を簡素化することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記排気流路を流れる圧縮空気の圧力または前記駆動流体供給装置が前記エジェクタに供給する駆動流体の圧力を検出する圧力検出器が設けられ、前記制御装置は、前記圧力検出器の検出結果に基づいて前記駆動流体供給装置の作動を制御することを特徴としている。
 従って、排気流路を流れる圧縮空気の圧力またはエジェクタに供給される駆動流体の圧力に応じて駆動流体の供給量を調整することで、タービン排気系に排気する圧縮空気量を変更することができ、適正に旋回失速の発生を抑制することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記駆動流体供給装置は、前記エジェクタに駆動流体を供給する駆動流体供給流路と、前記駆動流体供給流路に設けられる流量調整弁とから構成され、前記制御装置は、前記圧力検出器の検出結果に基づいて前記流量調整弁の開度を制御することを特徴としている。
 従って、排気流路を流れる圧縮空気の圧力またはエジェクタに供給される駆動流体の圧力の増減に応じて流量調整弁の開度を制御することで、駆動流体供給流路からエジェクタに供給される駆動流体の供給量を調整し、タービン排気系に排気する圧縮空気量を変更することができ、ガスタービンの運転状態に拘わらず適正に旋回失速の発生を抑制することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記駆動流体供給装置は、前記排気流路を流れる圧縮空気の圧力よりも高い圧力の駆動流体を前記エジェクタに供給することを特徴としている。
 従って、高圧力の駆動流体がエジェクタに供給されることで、エジェクタは排気流路を流れる圧縮空気を安定して増速することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記駆動流体供給装置は、前記圧縮機から前記燃焼器に供給される圧縮空気を前記エジェクタに供給することを特徴としている。
 従って、圧縮機から燃焼器に供給される圧縮空気をエジェクタに供給することで、高圧の圧縮空気をエジェクタに供給することができ、排気流路を流れる圧縮空気を安定して増速することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記圧縮機の第1抽気室と前記第1抽気室より高圧側の第2抽気室とから抽気した圧縮空気を冷却空気としてそれぞれ前記タービンに供給する第1抽気流路と第2抽気流路とが設けられると共に、前記第1抽気流路と前記第2抽気流路の圧縮空気をそれぞれ前記タービン排気系に排気する第1排気流路と第2排気流路とが設けられ、前記第1排気流路に前記エジェクタが設けられ、前記駆動流体供給装置は、前記第2排気流路を流れる圧縮空気を前記エジェクタに供給することを特徴としている。
 従って、圧縮機から抽気した高圧の圧縮空気をエジェクタに供給することで、エジェクタにより圧縮機から抽気した低圧の圧縮空気を増速してタービン排気系に供給することとなり、排気する無駄な圧縮空気の有効利用を図ることができる。
 本発明のガスタービンでは、前記駆動流体供給装置は、外部に設けられる圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記エジェクタに供給することを特徴としている。
 従って、外部の圧縮空気供給源からの圧縮空気をエジェクタに供給することで、ガスタービンの運転状態に拘らず高圧の圧縮空気をエジェクタに供給することができ、排気流路を流れる圧縮空気を安定して増速することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記駆動流体供給装置は、前記圧縮機及び前記燃焼器の車室の外部に設けられる外部圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記エジェクタに供給する第1駆動流体供給装置と、前記圧縮機または前記燃焼器の車室の内部に設けられる内部圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記エジェクタに供給する第2駆動流体供給装置を備え、前記制御装置は、起動時に前記第1駆動流体供給装置を作動して前記第2駆動流体供給装置を停止し、前記ガスタービンの回転数が予め設定された所定回転数に到達すると前記第1駆動流体供給装置を停止して前記第2駆動流体供給装置を作動することを特徴としている。
 従って、ガスタービンの起動時に、第1駆動流体供給装置により外部圧縮空気供給源からの圧縮空気をエジェクタに供給し、ガスタービンの回転数が所定回転数に到達すると、第2駆動流体供給装置により内部圧縮空気供給源からの圧縮空気をエジェクタに供給することで、ガスタービンの運転状態に係わらず、常時エジェクタを作動して旋回失速の発生が抑制することができる。
 本発明のガスタービンでは、前記排気弁は、前記エジェクタに一体に設けられることを特徴としている。
 従って、排気弁をエジェクタに一体に設けることで、圧縮空気の排気系統を簡略化して構造の簡素化を図ることができる。
 本発明のガスタービンでは、冷却空気を前記燃焼器の車室の上部に供給する冷却空気流路と、前記冷却空気流路に設けられる開閉弁と、前記冷却空気流路に設けられる冷却空気用エジェクタと、前記冷却空気用エジェクタに駆動流体を供給する冷却空気用駆動流体供給装置とが設けられ、前記制御装置は、前記ガスタービンの停止後に、前記開閉弁を開放すると共に前記冷却空気用駆動流体供給装置を作動することを特徴としている。
 従って、ガスタービンの停止後に、開閉弁を開放すると共に、冷却空気用駆動流体供給装置を作動して冷却空気用エジェクタが作動することで、冷却空気流路を流れる冷却空気が冷却空気用エジェクタにより増速されて燃焼器の車室の上部に供給される。そのため、ガスタービンの停止後に、燃焼器の車室における上部空間を冷却空気により撹拌して冷却することができ、ケーシングの上下の温度差を低減して変形を抑制することができる。
 また、本発明のガスタービンの運転方法は、圧縮機と燃焼器とタービンとから構成されるガスタービンにおいて、前記ガスタービンを起動する工程と、前記圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンに供給する工程と、前記ガスタービンを定格回転数で運転する工程と、前記ガスタービンを停止する工程と、前記ガスタービンの起動時または停止時に前記圧縮機から抽気した圧縮空気の一部をエジェクタにより増速してタービン排気系に排気する工程と、を有することを特徴とするものである。
 従って、ガスタービンの起動時または停止時に、圧縮機から抽気した圧縮空気の一部をエジェクタにより増速してタービン排気系に排気するため、動翼の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービンの運転特性を改善することができる。そして、エジェクタにより抽気した圧縮空気を早期に、且つ、増加してタービン排気系に排気することができ、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。
 本発明のガスタービンの運転方法では、前記ガスタービンの回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると前記圧縮機から抽気した圧縮空気の前記タービン排気系への排気を停止する工程が設けられることを特徴としている。
 従って、ガスタービンの起動状態が旋回失速を発生する領域を抜けると、圧縮機から抽気した圧縮空気のタービン排気系への排気を停止するため、圧縮機に十分な圧縮空気量を確保して早期に定格運転を実施することができる。
 本発明のガスタービン及びガスタービンの運転方法によれば、ガスタービンの運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに排気弁を開放すると共に駆動流体供給装置を作動する制御装置を設けるので、圧縮機から抽気した圧縮空気の一部がエジェクタにより増速されてタービン排気系に排気されることとなり、動翼の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービンの運転特性を改善することができる。そして、エジェクタにより抽気した圧縮空気を早期に、且つ、増加してタービン排気系に排気することができ、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。
図1は、第1実施形態のガスタービンを表す概略構成図である。 図2は、第1実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。 図3は、第2実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。 図4は、第3実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。 図5は、第4実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。 図6は、エジェクタを表す断面図である。 図7は、エジェクタの作動を表す断面図である。 図8は、第5実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。 図9は、第6実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。
 以下に添付図面を参照して、本発明に係るガスタービン及びガスタービンの運転方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
[第1実施形態]
 図1は、第1実施形態のガスタービンを表す概略構成図である。
 第1実施形態において、図1に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13により構成されている。このガスタービン10は、同軸上に図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。
 圧縮機11は、空気を取り込む空気取入口20を有し、圧縮機車室21内に入口案内翼(IGV:Inlet Guide Vane)22が配設されると共に、複数の静翼23と動翼24が前後方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されてなり、その外側に抽気室25が設けられている。燃焼器12は、圧縮機11で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン13は、タービン車室26内に複数の静翼27と動翼28が前後方向(後述するロータ32の軸方向)に交互に配設されている。このタービン車室26の下流側には、排気車室29を介して排気室30が配設されており、排気室30は、タービン13に連続する排気ディフューザ31を有している。
 また、圧縮機11、燃焼器12、タービン13、排気室30の中心部を貫通するようにロータ(回転軸)32が位置している。ロータ32は、圧縮機11側の端部が軸受部33により回転自在に支持される一方、排気室30側の端部が軸受部34により回転自在に支持されている。そして、このロータ32は、圧縮機11にて、各動翼24が装着されたディスクが複数重ねられて固定され、タービン13にて、各動翼28が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、排気室30側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
 そして、このガスタービン10は、圧縮機11の圧縮機車室21が脚部35に支持され、タービン13のタービン車室26が脚部36により支持され、排気室30が脚部37により支持されている。
 従って、圧縮機11の空気取入口20から取り込まれた空気が、入口案内翼22、複数の静翼23と動翼24を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器12にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器12で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン13を構成する複数の静翼27と動翼28を通過することでロータ32を駆動回転し、このロータ32に連結された発電機を駆動する。一方、タービン13を駆動した燃焼ガスは、排気ガスとして大気に放出される。
 このように構成されたガスタービン10は、圧縮機11から抽気した一部の圧縮空気を冷却空気としてタービン13に供給することで、このタービン13を冷却している。また、ガスタービン10を起動するとき、起動用モータ(例えば、発電機として使用する電動発電機)によりロータ32を駆動回転し、圧縮機11を駆動することで圧縮空気を確保している。ところが、この圧縮機11で圧縮空気を生成するとき、動翼24の負荷が大きくなり、旋回失速が発生するおそれがある。特に、ガスタービン10の高性能化に伴って圧力比が高くなると、旋回失速が発生しやすくなる。そのため、ガスタービン10の起動時に、圧縮機11から抽気した一部の圧縮空気をタービン排気系に排気することで、動翼24の負荷を小さくして旋回失速の発生を抑制している。
 図2は、第1実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。
 ガスタービン10にて、図2に示すように、圧縮機車室21は、低圧抽気室(第1抽気室)25aと中圧抽気室(第1抽気室)25bと高圧抽気室(第2抽気室)25cが設けられている。低圧抽気流路(第1抽気流路)41は、一端部が低圧抽気室25aに連結され、他端部がタービン車室26の下流部に連結されている。中圧抽気流路(第1抽気流路)42は、一端部が中圧抽気室25bに連結され、他端部がタービン車室26の中流部に連結されている。高圧抽気流路(第2抽気流路)43は、一端部が高圧抽気室25cに連結され、他端部がタービン車室26の上流部に連結されている。
 ここで、圧縮機11は、複数段設けられており、ロータ32の軸心方向に複数個の静翼23と複数個の動翼24が交互に配設されて構成されており、例えば、圧縮機11が15段とすると、第1段から第6段に対応して低圧抽気室25aが設けられ、第7段から第9段までに対応して中圧抽気室25bが設けられ、第10段から第12段に対応して高圧抽気室25cが設けられている。
 低圧排気流路(第1排気流路)44は、一端部が低圧抽気流路41の中途部に連結され、他端部がタービン排気系としての排気室30(また、排気ダクト)に連結されている。中圧排気流路(第1排気流路)45は、一端部が中圧抽気流路42の中途部に連結され、他端部が排気室30(また、排気ダクト)に連結されている。高圧排気流路(第2排気流路)46は、一端部が高圧抽気流路43の中途部に連結され、他端部が排気室30(また、排気ダクト)に連結されている。そして、低圧排気流路44に低圧排気弁(第1排気弁)47が設けられ、中圧排気流路45に中圧排気弁(第1排気弁)48が設けられ、高圧排気流路46に高圧排気弁(第2排気弁)49が設けられている。
 そのため、低圧排気弁47を閉止すると、低圧抽気室25aに抽気された低圧の圧縮空気が低圧抽気流路41を通ってタービン車室26の下流側に供給される。一方、低圧排気弁47を開放すると、低圧抽気室25aに抽気された低圧の圧縮空気が低圧抽気流路41から低圧排気流路44を通って排気室30に排気される。また、中圧排気弁48を閉止すると、中圧抽気室25bに抽気された中圧の圧縮空気が中圧抽気流路42を通ってタービン車室26の中流側に供給される。一方、中圧排気弁48を開放すると、中圧抽気室25bに抽気された中圧の圧縮空気が中圧抽気流路42から中圧排気流路45を通って排気室30に排気される。また、高圧排気弁49を閉止すると、高圧抽気室25cに抽気された高圧の圧縮空気が高圧抽気流路43を通ってタービン車室26の上流側に供給される。一方、高圧排気弁49を開放すると、高圧抽気室25cに抽気された高圧の圧縮空気が高圧抽気流路43から高圧排気流路46を通って排気室30に排気される。
 この低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49は、流量調整弁であって、低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49の開度を調整することができる。なお、低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49の開度を調整不要である場合には、開閉弁(遮断弁)であってもよい。
 そのため、圧縮機11の各抽気室25a,25b,25cから抽気した冷却空気(圧縮空気)を抽気流路41,42,43からタービン車室26に供給することで、静翼27やこの静翼27を支持する構成部品などを冷却することができる。また、圧縮機11の各抽気室25a,25b,25cから抽気した冷却空気(圧縮空気)を排気流路44,45,46から排気室30に排気することで、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生を抑制することができる。
 ところで、上述したガスタービン10では、旋回失速の発生を抑制するため、圧縮機11の各抽気室25a,25b,25cから抽気した圧縮空気を排気室30に排気する必要があり、抽気流路41,42,43及び排気流路44,45,46として、多数の配管を配置する必要がある。ところが、ガスタービン10の大型化に伴ってこの多数の配管は、大口径の配管が必要となり、配管コストが増加すると共に、施工コストが増加する。
 そのため、第1実施形態のガスタービンは、排気流路44,45,46にエジェクタを設けることで、圧縮空気の送給速度を上昇させるようにしている。即ち、低圧エジェクタ51は、低圧排気流路44における低圧排気弁47よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。中圧エジェクタ52は、中圧排気流路45における中圧排気弁48よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。また、駆動空気供給流路(駆動流体供給流路)53は、一端部が高圧排気流路46における高圧排気弁49より圧縮空気の流れ方向の上流側に連結され、他端部が低圧駆動空気供給流路54と中圧駆動空気供給流路55に分岐されている。そして、低圧駆動空気供給流路54は、低圧流量調整弁56が設けられて低圧エジェクタ51に連結され、中圧駆動空気供給流路55は、中圧流量調整弁57が設けられて中圧エジェクタ52に連結されている。また、低圧駆動空気供給流路54は、低圧流量調整弁56より圧縮空気(駆動流体)の流れ方向の下流側に圧力検出器58が設けられ、中圧駆動空気供給流路55は、中圧流量調整弁57より圧縮空気(駆動流体)の流れ方向の下流側に圧力検出器59が設けられている。
 低圧エジェクタ51及び中圧エジェクタ52は、二相流エジェクタであって、各供給ポートに駆動空気供給流路54,55がそれぞれ連結され、各吸引ポートに排気流路44,45の下流側端部がそれぞれ連結され、各排気ポートがそれぞれ排気室30に連結される。そのため、各流量調整弁56,57を開放すると、高圧抽気室25cに抽気された高圧の圧縮空気が駆動流体として高圧排気流路46から駆動空気供給流路53に流れ、各駆動空気供給流路54,55を通って各エジェクタ51,52の供給ポートに供給される。すると、各排気流路44,45の圧縮空気が吸引ポートからエジェクタ51,52内に吸引され、圧縮空気が二相流となって増速されて排気室30に排気される。
 ここで、本発明の駆動流体供給装置は、駆動空気供給流路53、低圧駆動空気供給流路54、中圧駆動空気供給流路55、低圧流量調整弁56、中圧流量調整弁57より構成される。
 第1実施形態のガスタービン10は、起動を開始して、このガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、または、起動開始時に、各排気弁47,48,49を開放すると共に、各エジェクタ51,52を作動させるために各流量調整弁56,57を開放するようにしている。また、第1実施形態のガスタービン10は、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜ける、つまり、ガスタービン10の回転数が予め設定された所定回転数(例えば、定格回転数)に到達すると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に、各エジェクタ51,52の作動を停止させるために各流量調整弁56,57を閉止するようにしている。
 制御装置60は、低圧排気弁47、中圧排気弁48、高圧排気弁49、低圧流量調整弁56、中圧流量調整弁57を開閉制御可能であると共に、その開度を調整可能である。そのため、制御装置60は、ガスタービン10の起動時に、低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49を開放すると共に、低圧流量調整弁56と中圧流量調整弁57を開放し、起動用モータによりロータ32を駆動回転してガスタービン10を起動する。そして、制御装置60は、ガスタービン10の回転数が所定回転数に到達すると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に、各流量調整弁56,57を閉止する。
 具体的に、ガスタービン10(圧縮機11)の回転数が予め設定された所定の第1回転数に到達すると、高圧排気弁49を閉止する。ガスタービン10の回転数が第1回転数より高い予め設定された所定の第2回転数に到達すると、低圧排気弁47を閉止し、ガスタービン10の回転数が第2回転数より高い予め設定された所定の第3回転数に到達すると、中圧排気弁48を閉止する。この場合、高圧排気弁49と低圧排気弁47と中圧排気弁48は、一度に全閉する必要はなく、徐々に、または、段階的に閉止してもよい。また、低圧排気弁47と中圧排気弁48の閉止順序は、逆であってもよい。そして、この第1回転数と第2回転数と第3回転数は、ガスタービン10の機種ごとにより変動するものであることから、予め実験などにより設定しておく。
 制御装置60が低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49を開放すると、前述したように、各抽気室25a,25b,25cに抽気された圧縮空気が各抽気流路41,42,43から各排気流路44,45,46に流れ込む、また、制御装置60が低圧流量調整弁56と中圧流量調整弁57を開放すると、高圧排気流路46の高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路53から各駆動空気供給流路54,55を通って各エジェクタ51,52に供給されて作動する。即ち、低圧エジェクタ51は、内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧排気流路44を流れる低圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と低圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。また、中圧エジェクタ52は、内部を流れる高圧の圧縮空気が中圧排気流路45を流れる中圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と中圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。
 このとき、圧力検出器58は、低圧駆動空気供給流路54を流れて低圧エジェクタ51に供給される高圧の圧縮空気の圧力を検出し、圧力検出器59は、中圧駆動空気供給流路55を流れて中圧エジェクタ52に供給される高圧の圧縮空気の圧力を検出する。制御装置60は、低圧エジェクタ51に供給される高圧の圧縮空気の圧力に基づいて低圧流量調整弁56の開度を調整し、中圧エジェクタ52に供給される高圧の圧縮空気の圧力に基づいて中圧流量調整弁57の開度を調整する。即ち、ガスタービン10の性能に応じて、起動時に旋回失速の発生を抑制するために、各抽気室25a,25b,25cから排気室30に排気する圧縮空気の排気量が設定されている。そのため、各抽気室25a,25bから排気室30に排気される圧縮空気の排気量が所定量となるように、各流量調整弁56,57の開度を調整する。
 なお、低圧排気流路44を流れる圧縮空気の圧力を検出する圧力検出器と、中圧排気流路45を流れる圧縮空気の圧力を検出する圧力検出器とを設け、制御装置60が各圧力検出器の検出結果に基づいて各流量調整弁56,57の開度を調整してもよい。
 このように第1実施形態のガスタービンにあっては、圧縮機11の低圧抽気室25aと中圧抽気室25bと高圧抽気室25cから抽気した圧縮空気を冷却空気としてタービン13に供給する低圧抽気流路41と中圧抽気流路42と高圧抽気流路43と、低圧抽気流路41と中圧抽気流路42と高圧抽気流路43の圧縮空気をタービン排気系に排気する低圧排気流路44と中圧排気流路45と高圧排気流路46と、低圧排気流路44と中圧排気流路45と高圧排気流路46に設けられる低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49と、低圧排気流路44と中圧排気流路45に設けられる低圧エジェクタ51と中圧エジェクタ52と、低圧エジェクタ51と中圧エジェクタ52に駆動流体としての圧縮空気を供給する駆動空気供給流路53と、ガスタービン10の運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに各排気弁47,48,49を開放すると共に駆動空気供給流路53から各エジェクタ51,52に圧縮空気を供給する制御装置60とを設けている。
 従って、ガスタービン10が起動するとき、起動用モータにより圧縮機11を駆動することで空気を圧縮し、燃焼器12側に圧縮空気を流しているが、このとき、圧縮機11における動翼24の負荷が大きくなり、旋回失速が発生するおそれがある。そのため、ガスタービン10の運転状態が旋回失速を発生する領域に到達する領域にあるとき、各排気弁47,48,49を開放すると共に、流量調整弁56,57を開放して駆動流体としての圧縮空気を各エジェクタ51,52に供給して作動させる。すると、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部が各エジェクタ51,52により増速されて排気室30に排気される。そのため、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービン10の運転特性を改善することができる。
 このとき、各排気流路44,45を流れる圧縮空気は、各エジェクタ51,52により増速されて排気室30に排気される。そのため、各排気流路44,45から排気室30に排気される圧縮空気の単位時間当たりの供給量を従来と同等とすると、各排気流路44,45を構成する配管径を小さくすることができ、従来に比べて、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。一方、各排気流路44,45を構成する配管径を従来と同等とした場合、各排気流路44,45から排気室30に排気される圧縮空気の単位時間当たりの流量が増加することから、圧縮空気を早期に、且つ、増加して排気室30に排気することができ、性能の向上を図ることができる。
 第1実施形態のガスタービンでは、制御装置60は、ガスタービン10の起動時に、排気弁47,48,49を開放すると共に各流量調整弁56,57を開放して各エジェクタ51,52を作動し、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜けると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に各流量調整弁56,57を閉止して各エジェクタ51,52の作動を停止する。従って、ガスタービン10が起動するとき、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部が各エジェクタ51,52により増速されて排気室30に排気されるため、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービン10の運転特性を改善することができる。そして、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜けると、圧縮機11から抽気した圧縮空気の排気室30への排気が停止されるため、圧縮機11に十分な圧縮空気量を確保して早期に定格運転を実施することができる。
 第1実施形態のガスタービンでは、制御装置60は、ガスタービン10の回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に各流量調整弁56,57を閉止して各エジェクタ51,52の作動を停止する。従って、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を、ガスタービン10の回転数で規定することで、制御装置60によるガスタービン10の運転制御を簡素化することができる。
 第1実施形態のガスタービンでは、排気流路44,45,46を流れる圧縮空気の圧力または駆動空気供給流路54,55を流れる圧縮空気の圧力を検出する圧力検出器58,59を設け、制御装置60は、各圧力検出器58,59の検出結果に基づいて各エジェクタ51,52の作動を制御する。従って、排気室30に排気する圧縮空気量を変更することができ、適正に旋回失速の発生を抑制することができる。
 第1実施形態のガスタービンでは、駆動空気供給流路54,55に流量調整弁56,57と圧力検出器58,59を設け、制御装置60は、各圧力検出器58,59の検出結果に基づいて各流量調整弁56,57の開度を制御する。従って、各流量調整弁56,57の開度を調整するだけで、各エジェクタ51,52に供給される圧縮空気の供給量を調整し、排気室30に排気する圧縮空気量を変更することができ、ガスタービン10の運転状態に拘わらず適正に旋回失速の発生を抑制することができる。
 第1実施形態のガスタービンでは、排気流路44,45を流れる圧縮空気の圧力よりも高い圧力である排気流路46を流れる圧縮空気を各エジェクタ51,52に供給する。従って、各エジェクタ51,52は、排気流路44,45を流れる圧縮空気を安定して増速することができる。
 また、第1実施形態のガスタービンの運転方法にあっては、ガスタービン10を起動する工程と、圧縮機11から抽気した圧縮空気を冷却空気としてタービン13に供給する工程と、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部をエジェクタ51,52により増速して排気室30に排気する工程とを有している。
 従って、ガスタービン10の駆動時に、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部をエジェクタ51,52により増速して排気室30に排気するため、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービン10の運転特性を改善することができる。そして、エジェクタ51,52により抽気した圧縮空気を早期に、且つ、増加して排気室30に排気することができ、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。
 第1実施形態のガスタービンの運転方法では、ガスタービン10の回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると圧縮機11から抽気した圧縮空気の排気室30への排気を停止する工程を設ける。従って、圧縮機11から抽気した圧縮空気の排気室30への排気が停止されるため、圧縮機11に十分な圧縮空気量を確保して早期に定格運転を実施することができる。
[第2実施形態]
 図3は、第2実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第2実施形態において、図3に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13とで構成される。低圧抽気流路41、中圧抽気流路42、高圧抽気流路43、低圧排気流路44、中圧排気流路45、高圧排気流路46、低圧排気弁47、中圧排気弁48、高圧排気弁49の構成及び作用は、第1実施形態と同様である。
 低圧エジェクタ51は、低圧排気流路44における低圧排気弁47よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。中圧エジェクタ52は、中圧排気流路45における中圧排気弁48よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。また、駆動空気供給流路71は、一端部が燃焼器12の車室(以下、燃焼器車室)38に連結され、他端部が低圧駆動空気供給流路72と中圧駆動空気供給流路73に分岐されている。そして、低圧駆動空気供給流路72は、低圧流量調整弁74が設けられて低圧エジェクタ51に連結され、中圧駆動空気供給流路73は、中圧流量調整弁75が設けられて中圧エジェクタ52に連結されている。
 低圧エジェクタ51及び中圧エジェクタ52は、二相流エジェクタであって、各供給ポートに駆動空気供給流路72,73がそれぞれ連結され、各吸引ポートに排気流路44,45の下流側端部がそれぞれ連結され、各排気ポートがそれぞれ排気室30に連結される。そのため、各流量調整弁74,75を開放すると、燃焼器車室38から抽気された高圧の圧縮空気が駆動流体として駆動空気供給流路71に流れ、各駆動空気供給流路72,73を通って各エジェクタ51,52の供給ポートに供給される。すると、各排気流路44,45の圧縮空気が吸引ポートからエジェクタ51,52内に吸引され、圧縮空気が二相流となって増速されて排気室30に排気される。
 第2実施形態では、ガスタービン10が起動を開始し、このガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、または、起動開始時に、各排気弁47,48,49を開放すると共に、各エジェクタ51,52を作動させるために各流量調整弁74,75を開放する。また、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜ける、つまり、ガスタービン10の回転数が予め設定された所定回転数(例えば、定格回転数)に到達すると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に、各エジェクタ51,52の作動を停止させるために各流量調整弁74,75を閉止する。
 即ち、ガスタービン10の起動時、制御装置60が低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49を開放すると、各抽気室25a,25b,25cに抽気された圧縮空気が各抽気流路41,42,43から各排気流路44,45,46に流れ込む、また、制御装置60が低圧流量調整弁74と中圧流量調整弁75を開放すると、燃焼器車室38の高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路71から各駆動空気供給流路72,73を通って各エジェクタ51,52に供給されて作動する。即ち、低圧エジェクタ51は、内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧排気流路44を流れる低圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と低圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。また、中圧エジェクタ52は、内部を流れる高圧の圧縮空気が中圧排気流路45を流れる中圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と中圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。
 このように第2実施形態のガスタービンにあっては、低圧排気流路44と中圧排気流路45に設けられる低圧エジェクタ51と中圧エジェクタ52と、低圧エジェクタ51と中圧エジェクタ52に駆動流体としての燃焼器車室38の圧縮空気を供給する駆動空気供給流路71と、ガスタービン10の運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに各排気弁47,48,49を開放すると共に駆動空気供給流路71から各エジェクタ51,52に圧縮空気を供給する制御装置60とを設けている。
 従って、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する領域にあるとき、各排気弁47,48,49を開放すると共に、燃焼器車室38の圧縮空気を駆動空気供給流路71から各エジェクタ51,52に供給して作動させる。すると、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部が各エジェクタ51,52により増速されて排気室30に排気される。そのため、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービン10の運転特性を改善することができる。
 このとき、各排気流路44,45を流れる圧縮空気は、各エジェクタ51,52により増速されて排気室30に排気される。そのため、各排気流路44,45から排気室30に排気される圧縮空気の単位時間当たりの供給量を従来と同等とすると、各排気流路44,45を構成する配管径を小さくすることができ、従来に比べて、装置の小型化や施工コストの低減を図ることができる。一方、各排気流路44,45を構成する配管径を従来と同等とした場合、各排気流路44,45から排気室30に排気される圧縮空気の単位時間当たりの流量が増加することから、圧縮空気を早期に、且つ、増加して排気室30に排気することができ、性能の向上を図ることができる。
 また、圧縮機11から燃焼器12に供給される圧縮空気の一部を燃焼器車室38から抽気し、駆動空気供給流路71により各エジェクタ51,52に供給する。従って、圧縮機11は、燃焼器車室38からTCA(Turbine Cooling Air)ライン(図示略)が接続されており、駆動空気供給流路71の基端部をこのTCAラインから分岐して設けることで、配管の配置容易となり、高圧の圧縮空気をエジェクタ51,52に容易に供給することができ、各排気流路44,45を流れる圧縮空気を安定して増速することができる。
[第3実施形態]
 図4は、第3実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第3実施形態において、図4に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13とで構成される。低圧抽気流路41、中圧抽気流路42、高圧抽気流路43、低圧排気流路44、中圧排気流路45、高圧排気流路46、低圧排気弁47、中圧排気弁48、高圧排気弁49の構成及び作用は、第1実施形態と同様である。
 低圧エジェクタ51は、低圧排気流路44における低圧排気弁47よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。中圧エジェクタ52は、中圧排気流路45における中圧排気弁48よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。また、外部に設けられる外部圧縮空気供給源(駆動流体供給装置)81は、駆動空気供給流路82が連結され、この駆動空気供給流路82は、低圧駆動空気供給流路83と中圧駆動空気供給流路84に分岐されている。そして、低圧駆動空気供給流路83は、低圧流量調整弁85が設けられて低圧エジェクタ51に連結され、中圧駆動空気供給流路84は、中圧流量調整弁86が設けられて中圧エジェクタ52に連結されている。
 低圧エジェクタ51及び中圧エジェクタ52は、二相流エジェクタであって、各供給ポートに駆動空気供給流路83,84がそれぞれ連結され、各吸引ポートに排気流路44,45の下流側端部がそれぞれ連結され、各排気ポートがそれぞれ排気室30に連結される。そのため、各流量調整弁85,86を開放すると、外部圧縮空気供給源81からの高圧の圧縮空気が駆動流体として駆動空気供給流路82に流れ、各駆動空気供給流路83,84を通って各エジェクタ51,52の供給ポートに供給される。すると、各排気流路44,45の圧縮空気が吸引ポートからエジェクタ51,52内に吸引され、圧縮空気が二相流となって増速されて排気室30に排気される。
 第3実施形態では、ガスタービン10が起動を開始して、このガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、または、起動開始時に、各排気弁47,48,49を開放すると共に、各エジェクタ51,52を作動させるために各流量調整弁85,86を開放する。また、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜ける、つまり、ガスタービン10の回転数が予め設定された所定回転数(例えば、定格回転数)に到達すると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に、各エジェクタ51,52の作動を停止させるために各流量調整弁85,86を閉止する。
 即ち、ガスタービン10の起動時、制御装置60が低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49を開放すると、各抽気室25a,25b,25cに抽気された圧縮空気が各抽気流路41,42,43から各排気流路44,45,46に流れ込む、また、制御装置60が低圧流量調整弁85と中圧流量調整弁86を開放すると、外部圧縮空気供給源81の高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路82から各駆動空気供給流路83,84を通って各エジェクタ51,52に供給されて作動する。即ち、低圧エジェクタ51は、内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧排気流路44を流れる低圧の圧縮空気を引き込み、内部で各圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。また、中圧エジェクタ52は、内部を流れる高圧の圧縮空気が中圧排気流路45を流れる中圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と中圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。
 このように第3実施形態のガスタービンにあっては、低圧排気流路44と中圧排気流路45に設けられる低圧エジェクタ51と中圧エジェクタ52と、低圧エジェクタ51と中圧エジェクタ52に駆動流体としての圧縮空気を供給する外部圧縮空気供給源81と、ガスタービン10の運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに各排気弁47,48,49を開放すると共に外部圧縮空気供給源81から各エジェクタ51,52に圧縮空気を供給する制御装置60とを設けている。
 従って、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する領域にあるとき、各排気弁47,48,49を開放すると共に、外部圧縮空気供給源81の圧縮空気を駆動空気供給流路82から各エジェクタ51,52に供給して作動させる。すると、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部が各エジェクタ51,52により増速されて排気室30に排気される。そのため、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービン10の運転特性を改善することができる。
 また、第3実施形態のガスタービンでは、外部に設けられる外部圧縮空気供給源81からの圧縮空気を各エジェクタ51,52に供給する。従って、ガスタービン10の運転状態に拘らず高圧の圧縮空気をエジェクタ51,52に供給することができ、排気流路44,45を流れる圧縮空気を安定して増速することができる。
[第4実施形態]
 図5は、第4実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図、図6は、エジェクタを表す断面図、図7は、エジェクタの作動を表す断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第4実施形態において、図4に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13とで構成される。低圧抽気流路41、中圧抽気流路42、高圧抽気流路43、低圧排気流路44、中圧排気流路45、高圧排気弁49の構成及び作用は、第1実施形態と同様である。
 低圧エジェクタ91は、低圧排気流路44に配置され、中圧エジェクタ92は、中圧排気流路45に配置されている。この低圧エジェクタ91及び中圧エジェクタ92は、排気弁が一体に設けられている。また、駆動空気供給流路53は、一端部が高圧排気流路46における高圧排気弁49より圧縮空気の流れ方向の上流側に連結され、他端部が低圧駆動空気供給流路54と中圧駆動空気供給流路55に分岐されている。そして、低圧駆動空気供給流路54は、低圧流量調整弁56が設けられて低圧エジェクタ91に連結され、中圧駆動空気供給流路55は、中圧流量調整弁57が設けられて中圧エジェクタ92に連結されている。
 低圧エジェクタ91及び中圧エジェクタ92は、二相流エジェクタであって、各供給ポートに駆動空気供給流路54,55がそれぞれ連結され、各吸引ポートに排気流路44,45の下流側端部がそれぞれ連結され、各排気ポートがそれぞれ排気室30に連結される。
 エジェクタ91(92)において、図6に示すように、エジェクタ本体101は、吸引部102と、混合部103と、ディフューザ104から構成され、混合部103にシール部105が設けられている。ノズル(排気弁)106は、混合部103に軸方向に移動自在に支持され、外周部がシール部105に密着することで、吸引部102とディフューザ104とを区画することができる。また、吸引部102は、吸引口107が形成され、低圧排気流路44(中圧排気流路45)が連結されている。アクチュエータ108は、シリンダ109内に駆動ロッド110が連結されたピストン111が軸方向に移動自在に支持されることで構成され、内部に2つの部屋112,113が区画されている。駆動ロッド110は、シリンダ109を軸方向に貫通し、先端部がノズル106に連結されている。ノズル106及び駆動ロッド110は、内部に流路114が形成され、流路114は、基端部に低圧駆動空気供給流路54(中圧駆動空気供給流路55)が連結され、先端部が混合部103内に連通している。また、アクチュエータ108は、各部屋112,113に作動流体流路115,116が連結されている。更に、エジェクタ本体101とアクチュエータ108との間にグランドシール117が設けられている。なお、アクチュエータ108は、流体駆動式に限らず、電動式であってもよい。
 そのため、図5及び図7に示すように、各流量調整弁56,57を開放すると、排気流路46からの高圧の圧縮空気が駆動流体として駆動空気供給流路53に流れ、各駆動空気供給流路54,55を通って各エジェクタ91,92の供給ポートに供給される。このとき、アクチュエータ108にて、作動流体流路116から部屋113に作動流体を供給すると、ピストン111と駆動ロッド110が軸方向に移動し、シール部105に密着していたノズル106がこのシール部105から離間する。すると、各排気流路44,45の圧縮空気が吸引口107からエジェクタ91,92内に吸引され、混合部103で圧縮空気が二相流となって増速され、ディフューザ104から排気室30に排気される。
 第4実施形態では、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、または、起動開始時に、排気弁49を開放すると共に、各エジェクタ91,92を作動させるために各アクチュエータ108を作動する。また、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜ける、つまり、ガスタービン10の回転数が予め設定された所定回転数(例えば、定格回転数)に到達すると、排気弁49を閉止すると共に、各エジェクタ91,92の作動を停止させるために各アクチュエータ108を逆に作動する。
 即ち、ガスタービン10の起動時、各抽気室25a,25b,25cに抽気された圧縮空気が各抽気流路41,42,43から各排気流路44,45,46に流れ込んでいる。制御装置60が低圧流量調整弁56と中圧流量調整弁57を開放すると共に各アクチュエータ108を作動すると、高圧排気流路46の高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路53から各駆動空気供給流路54,55を通って各エジェクタ91,92に供給されて作動する。即ち、低圧エジェクタ91は、内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧排気流路44を流れる低圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と低圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。また、中圧エジェクタ92は、内部を流れる高圧の圧縮空気が中圧排気流路45を流れる中圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と中圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。
 このように第4実施形態のガスタービンにあっては、低圧排気流路44と中圧排気流路45に設けられる低圧エジェクタ91と中圧エジェクタ92と、低圧エジェクタ91と中圧エジェクタ92に駆動流体としての圧縮空気を供給する駆動空気供給流路53と、ガスタービン10の運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに排気弁49を開放すると共に駆動空気供給流路53から各エジェクタ91,92に圧縮空気を供給する制御装置60とを設けている。
 従って、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する領域にあるとき、排気弁49を開放すると共に、圧縮空気を各エジェクタ91,92に供給して作動させる。すると、圧縮機11から抽気した圧縮空気の一部が各エジェクタ91,92により増速されて排気室30に排気される。そのため、動翼24の負荷が小さくなって旋回失速の発生が抑制され、ガスタービン10の運転特性を改善することができる。
 また、第4実施形態のガスタービンでは、低圧エジェクタ91及び中圧エジェクタ92は、排気弁が一体に設けられている。従って、排気弁をエジェクタ91,92に一体に設けることで、排気流路44,45の排気弁をなくすことで、圧縮空気の排気系統を簡略化して構造の簡素化を図ることができる。
[第5実施形態]
 図8は、第5実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第5実施形態において、図4に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13とで構成される。低圧抽気流路41、中圧抽気流路42、高圧抽気流路43、低圧排気流路44、中圧排気流路45、高圧排気流路46、低圧排気弁47、中圧排気弁48、高圧排気弁49の構成及び作用は、第1実施形態と同様である。
 低圧エジェクタ51は、低圧排気流路44における低圧排気弁47よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。中圧エジェクタ52は、中圧排気流路45における中圧排気弁48よりも圧縮空気の流れ方向の下流側に配置されている。駆動空気供給流路53は、一端部が高圧排気流路46における高圧排気弁49より圧縮空気の流れ方向の上流側に連結され、他端部が低圧駆動空気供給流路54と中圧駆動空気供給流路55に分岐されている。そして、低圧駆動空気供給流路54は、低圧流量調整弁56が設けられて低圧エジェクタ51に連結され、中圧駆動空気供給流路55は、中圧流量調整弁57が設けられて中圧エジェクタ52に連結されている。
 また、外部に設けられる外部圧縮空気供給源81は、駆動空気供給流路82が連結され、この駆動空気供給流路82は、低圧駆動空気供給流路83と中圧駆動空気供給流路84に分岐されている。そして、低圧駆動空気供給流路83は、低圧流量調整弁85が設けられて低圧エジェクタ51に連結され、中圧駆動空気供給流路84は、中圧流量調整弁86が設けられて中圧エジェクタ52に連結されている。
 低圧エジェクタ51及び中圧エジェクタ52は、二相流エジェクタであって、各供給ポートに駆動空気供給流路54,55,83,84がそれぞれ連結され、各吸引ポートに排気流路44,45の下流側端部がそれぞれ連結され、各排気ポートがそれぞれ排気室30に連結される。そのため、各流量調整弁56,57を開放すると、高圧抽気室25cに抽気された高圧の圧縮空気が高圧排気流路46から駆動空気供給流路53に流れ、各駆動空気供給流路54,55を通って各エジェクタ51,52の供給ポートに供給される。また、各流量調整弁85,86を開放すると、外部圧縮空気供給源81からの高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路82に流れ、各駆動空気供給流路83,84を通って各エジェクタ51,52の供給ポートに供給される。すると、各排気流路44,45の圧縮空気が吸引ポートからエジェクタ51,52内に吸引され、圧縮空気が二相流となって増速されて排気室30に排気される。
 第5実施形態では、圧縮機11及び燃焼器車室38の外部に設けられる外部圧縮空気供給源81からの圧縮空気を各エジェクタ51,52に供給する第1駆動流体供給装置と、圧縮機11の内部に設けられる高圧抽気室25c(内部圧縮空気供給源)または燃焼器車室38の内部(内部圧縮空気供給源)からの圧縮空気を各エジェクタ51,52に供給する第2駆動流体供給装置を備えている。制御装置60は、ガスタービン10の起動時に第1駆動流体供給装置を作動して第2駆動流体供給装置を停止し、ガスタービン10の回転数が予め設定された所定回転数に到達すると第1駆動流体供給装置を停止して第2駆動流体供給装置を作動する。
 ガスタービン10が起動を開始して、このガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、または、起動開始時に、各排気弁47,48,49を開放すると共に、各エジェクタ51,52を作動させるために各流量調整弁56,57,85,86を開放する。また、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域を抜ける、つまり、ガスタービン10の回転数が予め設定された所定回転数(例えば、定格回転数)に到達すると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に、各エジェクタ51,52の作動を停止させるために各流量調整弁56,57,85,86を閉止する。
 即ち、ガスタービン10の起開始動時、圧縮機11及び燃焼器車室38内は大気圧であり、制御装置60が低圧排気弁47と中圧排気弁48と高圧排気弁49を開放すると共に、低圧流量調整弁85と中圧流量調整弁86を開放する。すると、外部圧縮空気供給源81の高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路82から各駆動空気供給流路83,84を通って各エジェクタ51,52に供給されて作動する。即ち、低圧エジェクタ51は、内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧排気流路44の圧縮空気を引き込み、内部で各圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。また、中圧エジェクタ52は、内部を流れる高圧の圧縮空気が中圧排気流路45の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と中圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。
 そして、ガスタービン10の回転数が所定回転数に到達すると、各抽気室25a,25b,25cに抽気された圧縮空気が各抽気流路41,42,43から各排気流路44,45,46に流れ込む。このとき、制御装置60が低圧流量調整弁85と中圧流量調整弁86を閉止する一方、低圧流量調整弁56と中圧流量調整弁57を開放すると、高圧排気流路46の高圧の圧縮空気が駆動空気供給流路53から各駆動空気供給流路54,55を通って各エジェクタ51,52に供給されて作動する。即ち、低圧エジェクタ51は、内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧排気流路44を流れる低圧の圧縮空気を引き込み、内部で各圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。また、中圧エジェクタ52は、内部を流れる高圧の圧縮空気が中圧排気流路45を流れる中圧の圧縮空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と中圧の圧縮空気が混合して二相流となり、排気室30に向けて押し出され、増速されて排気室30に排気される。
 つまり、ガスタービン10の起動開始時は、圧縮機11及び燃焼器車室38内が大気圧であることから、各エジェクタ51,52の駆動流体として外部圧縮空気供給源81の高圧の圧縮空気を使用し、ガスタービン10の回転数が所定回転数に到達すると、各抽気室25a,25b,25c及び燃焼器車室38内の圧縮空気の圧力が上昇することから、各エジェクタ51,52の駆動流体として抽気室25cの高圧の圧縮空気を使用する。
 なお、第2駆動流体供給装置の内部圧縮空気供給源としては、各抽気室25a,25bに限らず、第2実施形態にて適用した燃焼器車室38であってもよい。
 このように第5実施形態のガスタービンにあっては、圧縮機11及び燃焼器車室38の外部に設けられる外部圧縮空気供給源81からの圧縮空気をエジェクタ51,52に供給する第1駆動流体供給装置と、圧縮機11の内部に設けられる各抽気室25a,25b,25cからの圧縮空気をエジェクタ51,52に供給する第2駆動流体供給装置を設け、制御装置60は、起動時に外部圧縮空気供給源81からの圧縮空気をエジェクタ51,52に供給し、所定回転数に到達すると各抽気室25a,25b,25cからの圧縮空気をエジェクタ51,52に供給する。
 従って、ガスタービン10の運転状態に係わらず、常時エジェクタ51,52を作動して旋回失速の発生が抑制することができる。
[第6実施形態]
 図9は、第6実施形態のガスタービンの抽気系統を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
 第6実施形態において、図9に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と燃焼器12とタービン13とで構成される。低圧抽気流路41、中圧抽気流路42、高圧抽気流路43、低圧排気流路44、中圧排気流路45、高圧排気流路46、低圧排気弁47、中圧排気弁48、高圧排気弁49の構成は、第1実施形態と同様である。
 冷却空気流路121は、基端部が抽気室25aにつながる抽気流路41に連結され、先端部が燃焼器車室38の上部に連結されている。冷却空気流路121は、冷却空気用エジェクタ122が設けられると共に、この冷却空気用エジェクタ122における冷却空気の流れ方向の下流側に開閉弁123が設けられている。冷却空気用駆動空気供給流路(冷却空気用駆動流体供給流路)124は、基端部に外部に設けられる外部圧縮空気供給源(冷却空気用駆動流体供給装置)125が連結され、先端部が冷却空気用エジェクタ122に連結されており、開閉弁126が設けられている。冷却空気用エジェクタ122は、二相流エジェクタであって、各供給ポートに冷却空気用駆動空気供給流路124が連結され、吸引ポートに冷却空気流路121が連結され、排気ポートが燃焼器車室38の上部に連結されている。そのため、開閉弁126を開放すると、外部圧縮空気供給源125からの圧縮空気が駆動流体として冷却空気用駆動空気供給流路124を通って冷却空気用エジェクタ122の供給ポートに供給される。すると、大気圧になった抽気室25aから抽気された空気が冷却空気流路121を通って吸引ポートから冷却空気用エジェクタ122内に吸引され、圧縮空気が二相流となって増速されて燃焼器車室38の上部に供給される。
 第6実施形態では、ガスタービン10が停止した後、冷却空気流路121の開閉弁123を開放すると共に、冷却空気用エジェクタ122を作動させるために開閉弁126を開放する。また、ガスタービン10が停止して所定時間が経過すると、冷却空気流路121の開閉弁123を閉止すると共に、冷却空気用エジェクタ122の作動を停止するために開閉弁126を閉止する。
 即ち、ガスタービン10が停止しても、圧縮機11、燃焼器12、タービン13が高温状態となっている。ガスタービン10が停止した後、各開閉弁123,126を開放すると、外部圧縮空気供給源125からの圧縮空気が冷却空気用駆動空気供給流路124を通って冷却空気用エジェクタ122に供給されて作動する。即ち、抽気室25aに抽気された空気が低圧抽気流路41から冷却空気流路121を通って冷却空気用エジェクタ122に流れ込んでおり、冷却空気用エジェクタ122は、外部圧縮空気供給源125から供給されて内部を流れる高圧の圧縮空気が低圧抽気流路41を流れる空気を引き込み、内部で高圧の圧縮空気と空気が混合して二相流となり、燃焼器車室38の上部に供給される。そのため、燃焼器車室38は、上部に供給された圧縮空気により冷却されると共に撹拌され、上部と下部との温度差が減少する。なお、冷却空気用エジェクタ122が引き込む低圧抽気流路41を流れる空気は、外部圧縮空気供給源125から供給される圧縮空気よりも低圧であればよい。
 このように第6実施形態のガスタービンにあっては、冷却空気を燃焼器車室38の上部に供給する冷却空気流路121と、冷却空気流路121に設けられる冷却空気用エジェクタ122及び開閉弁123と、冷却空気用駆動空気供給流路124を通して駆動流体としての圧縮空気を冷却空気用エジェクタ122に供給する外部圧縮空気供給源125とを設け、制御装置60は、ガスタービン10の停止後に、外部圧縮空気供給源125を作動すると共に各開閉弁123,126を開放する。
 従って、ガスタービン10の停止後に、外部圧縮空気供給源125から冷却空気用エジェクタ122に圧縮空気が供給されて作動することで、冷却空気流路121を流れる冷却用の圧縮空気が冷却空気用エジェクタ122により増速されて燃焼器車室38の上部に供給される。そのため、ガスタービン10の停止後に、燃焼器車室38における上部空間を冷却空気により撹拌して冷却することができ、ケーシングの上下の温度差を低減して変形を抑制することができる。また、別途、冷却用の電動ファンなどを不要として設備コストの低減を図ることができる。
 なお、上述した第1実施形態から第5実施形態にて、ガスタービン10の起動状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、または、起動開始時に各排気弁47,48,49を開放すると共に各エジェクタ51,52を作動するように構成したが、各排気弁47,48,49を開放すると共に各エジェクタ51,52を作動するタイミングは、ガスタービン10が起動する前に排気弁47,48,49を開放しておくようにしてもよいし、ガスタービン10が旋回失速を発生する回転数や圧縮空気の圧力などを事前の実験などにより求めておき、ガスタービン10が起動し、旋回失速を発生する回転数や圧縮空気の圧力に到達すると、排気弁を開放するようにしてもよい。また、ガスタービン10の回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると、各排気弁47,48,49を閉止すると共に各流量調整弁56,57を閉止して各エジェクタ51,52の作動を停止するように構成したが、所定回転数は、定格回転数でもよく、この所定回転数より低い回転数であってもよく、事前の実験などにより求めておけばよい。
 また、上述した第1実施形態から第5実施形態では、ガスタービン10の起動時における各排気弁47,48,49及び各エジェクタ51,52の制御について説明したが、ガスタービン10の停止時に同様の制御をしてもよい。即ち、ガスタービン停止時に、ガスタービン10の停止状態が旋回失速を発生する領域に到達する前、つまり、ガスタービン10の回転数が旋回失速を発生する所定回転数(例えば、定格回転数、または、定格回転数より低い回転数)より低くなると、各排気弁47,48,49を開放すると共に各エジェクタ51,52を作動するように構成してもよい。この所定は、事前の実験などにより求めておけばよい。なお、ガスタービンの起動時とは、ガスタービンが起動を開始してから定格運転状態に至るまでの間の時のことをいう。また、ガスタービンの停止時とは、ガスタービンが定格運転状態から停止状態に至るまでの間の時のことをいう。
 11 圧縮機
 12 燃焼器
 13 タービン
 21 圧縮機車室
 23 静翼
 24 動翼
 25 抽気室(内部圧縮空気供給源)
 26 タービン車室
 30 排気室(タービン排気系)
 32 ロータ
 38 燃焼器車室(内部圧縮空気供給源)
 41 低圧抽気流路(第1抽気流路)
 42 中圧抽気流路(第1抽気流路)
 43 高圧抽気流路(第2抽気流路)
 44 低圧排気流路(第1排気流路)
 45 中圧排気流路(第1排気流路)
 46 高圧排気流路(第2排気流路)
 47 低圧排気弁(第1排気弁)
 48 中圧排気弁(第1排気弁)
 49 高圧排気弁(第2排気弁)
 51,91 低圧エジェクタ
 52,92 中圧エジェクタ
 53,71,82 駆動空気供給流路(駆動流体供給流路、駆動流体供給装置)
 54,72,83 低圧駆動空気供給流路(駆動流体供給流路、駆動流体供給装置)
 55,73,84 中圧駆動空気供給流路(駆動流体供給流路、駆動流体供給装置)
 56,74,85 低圧流量調整弁(駆動流体供給装置)
 57,75,86 中圧流量調整弁(駆動流体供給装置)
 58,59 圧力検出器
 60 制御装置
 81 外部圧縮空気供給源(駆動流体供給装置)
 101 エジェクタ本体
 102 吸引部
 103 混合部
 104 ディフューザ
 105 シール部
 106 ノズル(排気弁)
 108 アクチュエータ
 114 流路
 121 冷却空気流路
 122 冷却空気用エジェクタ
 123,126 開閉弁
 124 冷却空気用駆動空気供給流路
 125 外部圧縮空気供給源(冷却空気用駆動流体供給装置)

Claims (15)

  1.  圧縮機と燃焼器とタービンとから構成され、
     前記圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンに供給する抽気流路と、
     前記抽気流路の圧縮空気をタービン排気系に排気する排気流路と、
     前記排気流路に設けられる排気弁と、
     前記排気流路における前記排気弁より圧縮空気の流れ方向の下流側に設けられるエジェクタと、
     前記エジェクタに駆動流体を供給する駆動流体供給装置と、
     ガスタービンの起動時または停止時に前記排気弁を開放すると共に前記駆動流体供給装置を作動する制御装置と、
     を備えることを特徴とするガスタービン。
  2.  前記制御装置は、前記ガスタービンの運転状態が旋回失速を発生する領域にあるときに前記排気弁を開放すると共に前記駆動流体供給装置を作動することを特徴とする請求項1に記載のガスタービン。
  3.  前記制御装置は、前記ガスタービンの起動時に、前記排気弁を開放すると共に前記駆動流体供給装置を作動し、前記ガスタービンの起動状態が旋回失速を発生する領域を抜けると、前記排気弁を閉止すると共に前記駆動流体供給装置の作動を停止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスタービン。
  4.  前記制御装置は、前記ガスタービンの回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると、前記排気弁を閉止すると共に前記駆動流体供給装置の作動を停止することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガスタービン。
  5.  前記排気流路を流れる圧縮空気の圧力または前記駆動流体供給装置が前記エジェクタに供給する駆動流体の圧力を検出する圧力検出器が設けられ、前記制御装置は、前記圧力検出器の検出結果に基づいて前記駆動流体供給装置の作動を制御することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のガスタービン。
  6.  前記駆動流体供給装置は、前記エジェクタに駆動流体を供給する駆動流体供給流路と、前記駆動流体供給流路に設けられる流量調整弁とから構成され、前記制御装置は、前記圧力検出器の検出結果に基づいて前記流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項5に記載のガスタービン。
  7.  前記駆動流体供給装置は、前記排気流路を流れる圧縮空気の圧力よりも高い圧力の駆動流体を前記エジェクタに供給することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のガスタービン。
  8.  前記駆動流体供給装置は、前記圧縮機から前記燃焼器に供給される圧縮空気を前記エジェクタに供給することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のガスタービン。
  9.  前記圧縮機の第1抽気室と前記第1抽気室より高圧側の第2抽気室とから抽気した圧縮空気を冷却空気としてそれぞれ前記タービンに供給する第1抽気流路と第2抽気流路とが設けられると共に、前記第1抽気流路と前記第2抽気流路の圧縮空気をそれぞれ前記タービン排気系に排気する第1排気流路と第2排気流路とが設けられ、前記第1排気流路に前記エジェクタが設けられ、前記駆動流体供給装置は、前記第2排気流路を流れる圧縮空気を前記エジェクタに供給することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のガスタービン。
  10.  前記駆動流体供給装置は、外部に設けられる圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記エジェクタに供給することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のガスタービン。
  11.  前記駆動流体供給装置は、前記圧縮機及び前記燃焼器の車室の外部に設けられる外部圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記エジェクタに供給する第1駆動流体供給装置と、前記圧縮機または前記燃焼器の内部に設けられる内部圧縮空気供給源からの圧縮空気を前記エジェクタに供給する第2駆動流体供給装置を備え、前記制御装置は、起動時に前記第1駆動流体供給装置を作動して前記第2駆動流体供給装置を停止し、前記ガスタービンの回転数が予め設定された所定回転数に到達すると前記第1駆動流体供給装置を停止して前記第2駆動流体供給装置を作動することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のガスタービン。
  12.  前記排気弁は、前記エジェクタに一体に設けられることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のガスタービン。
  13.  冷却空気を前記燃焼器の車室の上部に供給する冷却空気流路と、前記冷却空気流路に設けられる開閉弁と、前記冷却空気流路に設けられる冷却空気用エジェクタと、前記冷却空気用エジェクタに駆動流体を供給する冷却空気用駆動流体供給装置とが設けられ、前記制御装置は、前記ガスタービンの停止後に、前記開閉弁を開放すると共に前記冷却空気用駆動流体供給装置を作動することを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のガスタービン。
  14.  圧縮機と燃焼器とタービンとから構成されるガスタービンにおいて、
     前記ガスタービンを起動する工程と、
     前記圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンに供給する工程と、
     前記ガスタービンを定格回転数で運転する工程と、
     前記ガスタービンを停止する工程と、
     前記ガスタービンの起動時または停止時に前記圧縮機から抽気した圧縮空気の一部をエジェクタにより増速してタービン排気系に排気する工程と、
     を有することを特徴とするガスタービンの運転方法。
  15.  前記ガスタービンの回転数が旋回失速を発生しない所定回転数以上になると前記圧縮機から抽気した圧縮空気の前記タービン排気系への排気を停止する工程が設けられることを特徴とする請求項14に記載のガスタービンの運転方法。
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