JP2023034541A - Gas turbine power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン発電機に関する。 The present invention relates to gas turbine generators.
上記ガスタービン発電機として、例えば特許文献１に開示されているような、ガスタービン機関と、ガスタービン機関に連結される発電機と、を備えたものが知られている。 As the gas turbine generator, there is known one that includes a gas turbine engine and a generator coupled to the gas turbine engine, as disclosed in Patent Document 1, for example.
ガスタービン機関は、
空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプレッサーにより圧縮された空気と燃料の混合気を燃焼させることによって燃焼ガスを発生させる燃焼器と、燃焼器が発生させた燃焼ガスを受けて回転するタービンと、コンプレッサー、燃焼器、タービンを収容するハウジングと、を有しており、ガスタービン機関の駆動力が発電機に伝わると、発電機で電力が発生するようになっている。
gas turbine engine
A compressor that compresses air, a combustor that generates combustion gas by combusting the mixture of air and fuel compressed by the compressor, a turbine that rotates in response to the combustion gas generated by the combustor, a compressor, It has a combustor and a housing containing a turbine, and when the driving force of the gas turbine engine is transmitted to the generator, the generator generates electric power.
ところで、上記従来のガスタービン発電機でガスタービン機関を冷却するには、ガスタービン機関の運転を停止させた後にガスタービン機関の温度が所定の温度に下がるまで待っているため、冷却に時間を要していた。 By the way, in order to cool the gas turbine engine with the above-mentioned conventional gas turbine generator, the operation of the gas turbine engine is stopped and the temperature of the gas turbine engine is waited until it drops to a predetermined temperature. I needed it.
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、ガスタービン機関の冷却時間を短縮できるガスタービン発電機の提供を課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gas turbine generator capable of shortening the cooling time of a gas turbine engine.
本発明のガスタービン発電機は、
空気と燃料の混合気に点火して燃焼ガスを発生させる燃焼器、及び前記燃焼器で発生させた前記燃焼ガスを受けて回転するタービンを有するガスタービン機関と、
前記ガスタービン機関から動力を受けて発電する発電機と、
前記燃焼器で発生させた前記燃焼ガスで前記タービンを回転させる燃焼運転を停止している状態で前記ガスタービン機関を冷却するために前記タービンを回転させる冷却駆動部と、を備える。
The gas turbine generator of the present invention is
a gas turbine engine having a combustor for igniting an air-fuel mixture to generate combustion gases; and a turbine for rotation in response to the combustion gases generated by the combustor;
a generator that receives power from the gas turbine engine to generate power;
a cooling drive unit that rotates the turbine to cool the gas turbine engine in a state where combustion operation in which the combustion gas generated in the combustor rotates the turbine is stopped.
上記構成のガスタービン発電機は、燃焼器を用いずにタービンを回転させることができる冷却駆動部を備えているため、燃焼運転を停止している状態でタービンを回転させることによって、ガスタービン機関の内部に空気の流れをつくることができる。従って、ガスタービン発電機は、ガスタービン機関内の熱を空気の流れにのせて排出することによって冷却時間を短縮できるようになっている。 Since the gas turbine generator having the above configuration includes a cooling drive section capable of rotating the turbine without using a combustor, the gas turbine engine can be can create an air flow inside the Therefore, the gas turbine generator can shorten the cooling time by discharging the heat in the gas turbine engine with the flow of air.
本発明のガスタービン発電機は、
前記ガスタービン機関及び前記冷却駆動部を制御する運転制御部を備え、
前記運転制御部は、前記燃焼運転による前記発電機での発電を停止させる信号を受信した時点で前記冷却駆動部を始動させるように構成されていてもよい。
The gas turbine generator of the present invention is
An operation control unit that controls the gas turbine engine and the cooling drive unit,
The operation control unit may be configured to start the cooling drive unit when receiving a signal to stop power generation in the generator by the combustion operation.
このようにすれば、ガスタービン機関の燃焼運転を停止させた状態に移行するとともに冷却駆動部を始動させることができるため、燃焼運転を停止させてからガスタービン機関の冷却を開始するまでの時間を短縮することができる。 In this way, the cooling drive unit can be started while the combustion operation of the gas turbine engine is stopped, so the time from when the combustion operation is stopped to when the cooling of the gas turbine engine is started. can be shortened.
本発明のガスタービン発電機において、
前記ガスタービン機関及び前記冷却駆動部を制御する運転制御部を備え、
前記運転制御部は、前記燃焼運転による前記発電機での発電を停止させる信号を受信した後に、前記タービンが回転している間に前記冷却駆動部を始動させるように構成されていてもよい。
In the gas turbine generator of the present invention,
An operation control unit that controls the gas turbine engine and the cooling drive unit,
The operation control unit may be configured to start the cooling drive unit while the turbine is rotating after receiving a signal to stop power generation in the generator by the combustion operation.
このようにすれば、燃焼運転を停止させた状態に移行した後において、タービンが慣性で回転している間に冷却駆動部によってタービンを回転させることができるため、ガスタービン機関内での空気の流れが止まらないようにすることによって、冷却時間を短縮できるようになっている。 In this way, after transitioning to a state in which the combustion operation is stopped, the turbine can be rotated by the cooling driving section while the turbine is rotating by inertia, so air in the gas turbine engine is reduced. Cooling time can be shortened by preventing the flow from stopping.
本発明のガスタービン発電機において、
前記運転制御部は、前記ガスタービン機関の冷却を停止するか否かを判定するための基準温度値が設定され、前記ガスタービン機関内の温度が前記基準温度値を上回る値から前記基準温度値以下の値になると前記冷却駆動部を停止させるように構成されていてもよい。
In the gas turbine generator of the present invention,
A reference temperature value for determining whether or not to stop cooling of the gas turbine engine is set in the operation control unit, and the temperature inside the gas turbine engine changes from a value exceeding the reference temperature value to the reference temperature value. It may be configured to stop the cooling driving unit when the following values are reached.
このようにすれば、ガスタービン機関の冷却を終えた時点で冷却駆動部を停止させることができるため、迅速に次の工程に移ることができるようになる。 With this arrangement, the cooling driving section can be stopped when the cooling of the gas turbine engine is finished, so that the next step can be quickly performed.
以上のように、本発明のガスタービン発電機は、ガスタービン機関の冷却時間を短縮できるという優れた効果を奏し得る。 As described above, the gas turbine generator of the present invention can provide the excellent effect of shortening the cooling time of the gas turbine engine.
以下、本発明の一実施形態にかかるガスタービン発電機について、添付図面を参照しつつ説明する。 A gas turbine generator according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
本実施形態に係るガスタービン発電機１は、図１に示すように、ガスタービン発電機１は、ガスタービン機関２と、ガスタービン機関２に外部から駆動力を与える駆動装置３と、ガスタービン機関２の動力を受けて発電する発電機４と、発電機４での発電を開始する信号（発電開始信号）及び発電機４での発電を停止する信号（発電停止信号）を受信し、受信した信号に応じてガスタービン機関２と駆動装置３を制御する運転制御部５と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the gas turbine generator 1 according to the present embodiment includes a gas turbine engine 2, a driving device 3 for externally applying a driving force to the gas turbine engine 2, and a gas turbine. A generator 4 that generates power by receiving power from the engine 2, and a signal to start power generation by the generator 4 (power generation start signal) and a signal to stop power generation by the power generator 4 (power generation stop signal). and an operation control unit 5 for controlling the gas turbine engine 2 and the driving device 3 according to the received signal.
ガスタービン機関２は、空気を圧縮する圧縮機２０と、圧縮機２０により圧縮された空気と燃料の混合気に点火して燃焼ガスを発生させる燃焼器２１と、燃焼器２１が発生させた燃焼ガスを受けて回転するタービン２２と、圧縮機２０、燃焼器２１、タービン２２を収容するハウジング２３と、を備えている。
The gas turbine engine 2 includes a
圧縮機２０はハウジング２３内の空気を圧縮して燃焼器２１に送り出すように構成されている。
燃焼器２１は、圧縮機２０から送り出される圧縮空気と燃料とを混合して混合気とする燃焼室２１０と、燃焼室２１０内の混合気に点火する点火装置２１１と、を有する。
The
タービン２２と圧縮機２０とは出力軸Ａによって連結されており、共回りするように構成されている。
The
ハウジング２３には、内部に空気を供給するための給気口２３０と、内部から燃焼ガスを排出する排気口２３１とが形成されている。
The
また、ハウジング２３内では、圧縮機２０がタービン２２よりも空気が流れる方向における上流側に配置されており、圧縮機２０とタービン２２の間には燃焼器２１が配置されている。
Further, within the
タービン２２が回転するとハウジング２３の外部の空気が給気口２３０を通じてハウジング２３内に引き込まれ、ハウジング２３内の空気が排気口２３１を通じてハウジング２３の外部に排出される。
When the
給気口２３０からハウジング２３内に引き込まれた空気は、圧縮機２０によって圧縮された状態で燃焼器２１に送り出される。そして、燃焼器２１で発生させた燃焼ガスは、燃焼室２１０からタービン２２が配置されているスペースに送り出された後、タービン２２によって排気口２３１に向けて送り出され、ハウジング２３の外部に排出される。
The air drawn into the
燃焼器２１は、タービン２２を回転させる動力源である。燃焼器２１を停止させた状態（燃焼ガスを発生させていない状態）でタービン２２が回転していると、ハウジング２３内には上流側から下流側に向かう空気の流れが生じるようになっている。すなわち、ハウジング２３の外部の空気が給気口２３０を通じてハウジング２３内に取り込まれるとともに、ハウジング２３内の空気が排気口２３１を通じてハウジング２３内から排出される状態になる。
The
駆動装置３は、動力を発生させる駆動源３０と、駆動源３０の動力を圧縮機２０及びタービン２２に伝達する駆動伝達機構３１と、を備えている。
The drive device 3 includes a drive source 30 that generates power, and a drive transmission mechanism 31 that transmits the power of the drive source 30 to the
駆動源３０は、例えば、ＤＣモーターで構成してもよいが、動力を発生させることができれば、ＤＣモーターとは異なる装置を用いてもよい。 The drive source 30 may be composed of, for example, a DC motor, but a device other than the DC motor may be used as long as it can generate power.
駆動伝達機構３１は、例えば、駆動源３０とタービン２２に連結される減速機を有するように構成されていればよい。
The drive transmission mechanism 31 may be configured to have, for example, a reduction gear coupled to the drive source 30 and the
また、減速機は出力軸Ａに連結されているため、駆動源３０は減速機を介して出力軸Ａに連結されている。 Further, since the speed reducer is connected to the output shaft A, the drive source 30 is connected to the output shaft A via the speed reducer.
本実施形態の駆動装置３は、駆動源３０の動力を駆動伝達機構３１に伝達可能な状態と、駆動源３０の動力を駆動伝達機構３１に伝達不能な状態とに切替可能である。例えば、駆動装置３は、駆動源３０と駆動伝達機構３１とを連結した状態と、駆動源３０と駆動伝達機構３１とを切り離した状態とに切替可能に構成されていたり、駆動伝達機構３１と出力軸Ａとを連結した状態と、駆動伝達機構３１と出力軸Ａとを切り離した状態とに切替可能に構成されていたりすればよい。 The drive device 3 of the present embodiment can switch between a state in which the power of the drive source 30 can be transmitted to the drive transmission mechanism 31 and a state in which the power of the drive source 30 cannot be transmitted to the drive transmission mechanism 31 . For example, the drive device 3 is configured to be switchable between a state in which the drive source 30 and the drive transmission mechanism 31 are connected and a state in which the drive source 30 and the drive transmission mechanism 31 are disconnected. It is only necessary to switch between a state in which the output shaft A is connected and a state in which the drive transmission mechanism 31 and the output shaft A are disconnected.
発電機４は、出力軸Ａに連結されることでガスタービン機関２の動力を受ける動力受部４０と、動力受部４０で受けた動力により発電を行う発電機関４１と、を有する。動力受部４０は、出力軸Ａに連結された状態と、出力軸Ａから切り離された状態とに切り替え可能である。これにより、発電機４は、ガスタービン機関２に連結された状態と、ガスタービン機関２から切り離された状態とに切替可能となっている。
The generator 4 has a
運転制御部５は、ガスタービン発電機１の運転状態を制御するように構成されている。 The operation control section 5 is configured to control the operating state of the gas turbine generator 1 .
より具体的に説明すると、運転制御部５は、ガスタービン機関２の動力により発電機４で発電する発電運転と、ガスタービン機関２を冷却する冷却運転とを制御するように構成されている。 More specifically, the operation control unit 5 is configured to control a power generation operation in which the power of the gas turbine engine 2 is used to generate power in the power generator 4 and a cooling operation in which the gas turbine engine 2 is cooled.
発電運転には、駆動装置３の動力でタービン２２を回転させる始動運転と、燃焼器２１（燃焼器２１で発生させた燃焼ガス）の動力でタービン２２を回転させる燃焼運転とが含まれている。
The power generation operation includes a starting operation in which the power of the drive device 3 rotates the
始動運転は、ガスタービン発電機１の起動時に開始される。ガスタービン発電機１が完全に停止している状態（タービン２２が止まっている状態）では、燃焼器２１に供給する空気をハウジング２３内に引き込むことができず、燃焼器２１を始動できない（すなわち、燃焼器２１でタービン２２を回転させる動力を生むことができない）ため、始動運転では、駆動装置３の動力によりタービン２２を回転させて給気口２３０からハウジング２３内に空気を引き込み、燃焼器２１を始動できる状態にする。
The start-up operation is started when the gas turbine generator 1 is started. When the gas turbine generator 1 is completely stopped (the
燃焼運転は、始動運転を開始した後に開始される。なお、燃焼運転は、燃焼器２１の動力でタービン２２を回転させる運転のことであるが、燃焼運転を開始するタイミングは、始動運転の停止と同時であってもよいし、始動運転を停止した後であってもよい。また、燃焼運転の開始前に始動運転が開始され、燃焼運転の停止前に始動運転が停止されるようになっていれば、始動運転を停止させる前に燃焼運転を開始することも可能である。
Combustion operation is started after the start-up operation is started. Note that the combustion operation is an operation in which the power of the
冷却運転は、発電運転（燃焼運転）を停止させた後に開始される。冷却運転は、駆動装置３のみを動力としてタービン２２を回転させることによって、空気の引き込みとハウジング２３内へのハウジング２３内の空気の排出とを行う運転である。
The cooling operation is started after stopping the power generation operation (combustion operation). The cooling operation is an operation in which air is drawn in and air in the
そのため、燃焼運転から冷却運転に移ると、タービン２２を回転させるための動力が燃焼器２１から駆動装置３に移る。
Therefore, when the combustion operation shifts to the cooling operation, the power for rotating the
このように、本実施形態では、駆動装置３が始動運転及び冷却運転でのタービン２２の動力源となっており、燃焼器２１が燃焼運転でのタービン２２の動力源となっており、駆動装置３が、燃焼器２１で発生させた燃焼ガスでタービン２２を回転させる発電運転を停止している状態でガスタービン機関２を冷却するためにタービン２２を回転させる冷却駆動部を構成している。
Thus, in this embodiment, the driving device 3 serves as the power source for the
本実施形態の運転制御部５は、発電開始信号、及び発電停止信号を受信する信号受信手段５０と、発電運転を制御する発電運転制御手段５１と、冷却運転を制御する冷却運転制御手段５２と、発電運転制御手段５１による発電運転の開始を規制可能である規制制御手段５３と、を有する。 The operation control unit 5 of this embodiment includes a signal receiving means 50 for receiving a power generation start signal and a power generation stop signal, a power generation operation control means 51 for controlling the power generation operation, and a cooling operation control means 52 for controlling the cooling operation. and regulation control means 53 capable of regulating the start of the power generation operation by the power generation operation control means 51 .
信号受信手段５０が受信する発電開始信号、及び発電停止信号は、例えば、ガスタービン発電機１の運転を監視するための監視端末から送信された信号である。 The power generation start signal and power generation stop signal received by the signal receiving means 50 are, for example, signals transmitted from a monitoring terminal for monitoring the operation of the gas turbine generator 1 .
発電運転制御手段５１は、始動運転の開始と停止とを行う始動制御処理と、燃焼運転の開始と停止とを行う燃焼制御処理と、を実行するように構成されている。 The power generation operation control means 51 is configured to execute a start control process for starting and stopping the starting operation and a combustion control process for starting and stopping the combustion operation.
始動制御処理は、駆動装置３を始動させることにより始動運転を開始させ、駆動装置３を停止させることにより始動運転を停止させるように構成されている。 The starting control process is configured to start the starting operation by starting the driving device 3 and to stop the starting operation by stopping the driving device 3 .
始動制御処理は、信号受信手段５０が発電開始信号を受信した後に駆動装置３を始動させ、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定した後に駆動装置３を停止させるように構成されている。発電運転制御手段５１でのガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるか否かの判定は、例えば、タービン２２の回転数を判定基準として行ってもよい。
The start control process is configured to start the driving device 3 after the signal receiving means 50 receives the power generation start signal, and to stop the driving device 3 after determining that the gas turbine engine 2 is ready for combustion operation. there is The power generation operation control means 51 may determine whether the gas turbine engine 2 is ready for combustion operation using, for example, the rotational speed of the
この場合、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるか否かを判定するための基準回転数を設定し、タービン２２の回転数が基準回転数を上回っていればガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定するようになっていればよい。 In this case, a reference speed is set for determining whether the gas turbine engine 2 is ready for combustion operation. It is sufficient if it is determined that it is possible.
なお、始動制御処理は、信号受信手段５０による発電開始信号の受信と、駆動装置３を始動させる処理とが順番に行われるようになっていれば、信号受信手段５０が発電開始信号を受信した直後に駆動装置３を始動させる処理を実行してもよいし、信号受信手段５０が発電開始信号を受信してから時間が経過した後に駆動装置３を始動させる処理を実行してもよい。 If the signal receiving means 50 receives the power generation start signal and the process for starting the driving device 3 is performed in order, the signal receiving means 50 receives the power generation start signal. The process of starting the drive device 3 may be executed immediately after, or the process of starting the drive device 3 may be executed after a lapse of time from when the signal receiving means 50 receives the power generation start signal.
また、始動制御処理は、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるとする判定と、燃焼器２１を始動させる処理とが順番に行われるようになっていれば、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定した直後に燃焼器２１を始動させる処理を実行してもよいし、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定してから時間が経過した後に燃焼器２１を始動させる処理を実行してもよい。
Further, in the start control process, if a determination that the gas turbine engine 2 is ready for combustion operation and a process for starting the
燃焼制御処理は、燃焼器２１を始動させることにより燃焼運転を開始させ、燃焼器２１を停止させることにより燃焼運転を停止させるように構成されている。
The combustion control process is configured to start the combustion operation by starting the
燃焼制御処理は、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定した後に燃焼器２１を始動させ、信号受信手段５０が発電停止信号を受信した後に燃焼器２１を停止させるように構成されている。燃焼制御処理におけるガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるか否かの判定も、例えば、タービン２２の回転数を判定基準として行ってもよい。
The combustion control process is configured to start the
この場合においても、上述の基準回転数を設定し、タービン２２の回転数が基準回転数を上回っていればガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定するようになっていればよい。
Even in this case, it is sufficient if the above-described reference speed is set, and if the speed of the
なお、燃焼制御処理は、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるする判定と、燃焼器２１を始動させる処理とが順番に行われるようになっていれば、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定した直後に燃焼器２１を始動させる処理を実行してもよいし、ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であると判定してから時間が経過した後に燃焼器２１を始動させる処理を実行してもよい。
In the combustion control process, if the determination that the gas turbine engine 2 is ready for combustion operation and the process for starting the
また、燃焼制御処理は、信号受信手段５０による発電停止信号の受信と、燃焼器２１を停止させる処理とが順番に行われるようになっていれば、信号受信手段５０が発電停止信号を受信した直後に燃焼器２１を停止させる処理を実行してもよいし、信号受信手段５０が発電停止信号を受信してから時間が経過した後に燃焼器２１を停止させる処理を実行してもよい。
Further, in the combustion control process, if the reception of the power generation stop signal by the signal receiving means 50 and the process of stopping the
冷却運転制御手段５２は、冷却運転の開始と停止とを行う冷却制御処理を実行するように構成されている。 The cooling operation control means 52 is configured to execute cooling control processing for starting and stopping the cooling operation.
冷却制御処理は、駆動装置３を始動させることにより冷却運転を開始し、駆動装置３を停止させることにより冷却運転を停止させるように構成されている。 The cooling control process is configured to start the cooling operation by starting the driving device 3 and to stop the cooling operation by stopping the driving device 3 .
冷却制御処理は、信号受信手段５０が発電停止信号を受信した後に駆動装置３を始動させ、ガスタービン機関２の冷却が完了したと判定した後に駆動装置３を停止させるように構成されている。発電運転制御手段５１でのガスタービン機関２の冷却が完了したか否かの判定は、ハウジング２３内の温度を判定基準として行ってもよい。
The cooling control process is configured to start the driving device 3 after the signal receiving means 50 receives the power generation stop signal, and to stop the driving device 3 after determining that the cooling of the gas turbine engine 2 is completed. The determination of whether or not the cooling of the gas turbine engine 2 by the power generation operation control means 51 has been completed may be performed using the temperature inside the
この場合、例えば、発電運転制御手段５１でのガスタービン機関２の冷却が完了したか否か（すなわち、ガスタービン機関２を冷却する必要があるか否か）を判定するための基準温度値を設定し、ハウジング２３内の温度が基準温度値を上回っている状態から下回った状態に移った際にガスタービン機関２の冷却が完了したと判定するように構成してもよい。また、冷却運転制御手段５２は、冷却制御処理において、タービン２２の下流側に設置した温度センサＳからハウジング２３内の温度（タービン２２の出口の温度）を取得し、基準温度値と比較するように構成されていればよい。
In this case, for example, the reference temperature value for determining whether or not the cooling of the gas turbine engine 2 by the power generation operation control means 51 has been completed (that is, whether or not the gas turbine engine 2 needs to be cooled). It may be determined that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed when the temperature inside the
なお、冷却制御処理は、信号受信手段５０による発電停止信号の受信と、駆動装置３を始動させる処理とが順番に行われるようになっていれば、信号受信手段５０が発電停止信号を受信した直後に駆動装置３を始動させる処理を実行してもよいし、信号受信手段５０が発電停止信号を受信してから時間が経過した後に駆動装置３を始動させる処理を実行してもよい。 In the cooling control process, if the reception of the power generation stop signal by the signal receiving means 50 and the process of starting the driving device 3 are performed in order, the signal receiving means 50 receives the power generation stop signal. The process of starting the drive device 3 may be executed immediately after, or the process of starting the drive device 3 may be executed after a lapse of time from when the signal receiving means 50 receives the power generation stop signal.
また、冷却制御処理は、ガスタービン機関２の冷却が完了したとする判定と、駆動装置３を停止させる処理とが順番に行われるようになっていれば、ガスタービン機関２の冷却が完了したと判定した直後に駆動装置３を停止させる処理を実行してもよいし、ガスタービン機関２の冷却が完了したと判定してから時間が経過した後に駆動装置３を停止させる処理を実行してもよい。 In the cooling control process, if the determination that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed and the process of stopping the driving device 3 are sequentially performed, the cooling of the gas turbine engine 2 is completed. The process of stopping the driving device 3 may be executed immediately after it is determined that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed, or the processing of stopping the driving device 3 may be executed after a lapse of time since it is determined that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed. good too.
さらに、冷却制御処理は、燃焼制御処理で燃焼運転を停止させると同時、若しくは燃焼制御処理で燃焼運転を停止させた後に冷却運転を開始するように構成されていればよい。燃焼運転を停止させてから冷却運転を開始するまでの間は、タービン２２が燃焼器２１の動力も駆動装置３の動力も受けずに慣性で回転（空転）しており、ハウジング２３の外部の空気が給気口２３０からハウジング２３内に引き込まれる空気の流れと、ハウジング２３内の空気が排気口２３１からハウジング２３の外部に排出される空気の流れは形成された状態になっている。
Furthermore, the cooling control process may be configured to start the cooling operation at the same time as the combustion control process stops the combustion operation or after the combustion control process stops the combustion operation. During the period from when the combustion operation is stopped until the cooling operation is started, the
規制制御手段５３は、始動制御処理による始動運転の開始を規制することで発電運転の開始を規制し、始動制御処理による始動運転の開始に対する規制を解除することで発電運転の開始への規制を解除した状態にする規制制御処理を実行するように構成されている。 The regulation control means 53 regulates the start of the power generation operation by regulating the start of the starting operation by the start control process, and cancels the regulation on the start of the start operation by the start control process to regulate the start of the power generation operation. It is configured to execute regulation control processing to bring the state to a released state.
規制制御処理は、信号受信手段５０が発電停止信号を受信した後に始動制御処理による始動運転の開始を規制し、ガスタービン機関２の冷却が完了したと判定した後に始動制御処理による始動運転の開始に対する規制を解除するように構成されている。 The regulation control process regulates the start of the starting operation by the start control process after the signal receiving means 50 receives the power generation stop signal, and starts the start operation by the start control process after it is determined that the cooling of the gas turbine engine 2 is completed. It is configured to lift the restrictions on
規制制御手段５３でのガスタービン機関２の冷却が完了したか否かの判定も、ハウジング２３内の温度を判定基準として行ってもよい。
Whether or not the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed by the regulation control means 53 may also be determined using the temperature inside the
この場合においても、例えば、上述の基準温度値を設定し、ハウジング２３内の温度が基準温度値を上回っている状態から下回った状態に移った際にガスタービン機関２の冷却が完了したと判定するように構成してもよい。また、規制制御手段５３は、規制制御処理において、タービン２２の下流側に設置した温度センサＳからハウジング２３内の温度（タービン２２の出口の温度）を取得し、基準温度値と比較するように構成されていればよい。
Also in this case, for example, the reference temperature value described above is set, and it is determined that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed when the temperature inside the
なお、規制制御処理は、信号受信手段５０による発電停止信号の受信と、始動制御処理による始動運転の開始を規制する処理とが順番に行われるようになっていれば、信号受信手段５０が発電停止信号を受信した直後に始動制御処理による始動運転の開始を規制する処理を実行してもよいし、信号受信手段５０が発電停止信号を受信してから時間が経過した後に始動制御処理による始動運転の開始を規制する処理を実行してもよい。 In addition, if the regulation control processing is such that the reception of the power generation stop signal by the signal receiving means 50 and the processing for regulating the start of the starting operation by the starting control processing are performed in order, the signal receiving means 50 will not generate power. Immediately after receiving the stop signal, the process of regulating the start of the starting operation by the start control process may be executed, or after the signal receiving means 50 receives the power generation stop signal, the start by the start control process may be performed. A process for regulating the start of driving may be executed.
また、規制制御処理は、ガスタービン機関２の冷却が完了したとする判定と、始動制御処理による始動運転の開始への規制を解除する処理とが順番に行われるようになっていれば、ガスタービン機関２の冷却が完了したと判定した直後に始動制御処理による始動運転の開始への規制を解除する処理を実行してもよいし、ガスタービン機関２の冷却が完了したと判定してから時間が経過した後に始動制御処理による始動運転の開始への規制を解除する処理を実行してもよい。 In the regulation control process, if the determination that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed and the process of canceling the regulation on the start of the starting operation by the start control process are sequentially performed, the gas Immediately after it is determined that the cooling of the turbine engine 2 has been completed, the process of releasing the restriction on the start of the starting operation by the start control process may be executed, or after it is determined that the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed. After the elapse of time, the process of releasing the restriction on the start of the starting operation by the starting control process may be executed.
さらに、規制制御処理は、冷却制御処理で冷却運転を停止させる処理と同時、若しくは
冷却制御処理で冷却運転を停止させる処理の直後に始動制御処理による始動運転の開始を規制する処理を実行してもよい。
Furthermore, the regulation control process executes the process of regulating the start of the starting operation by the start control process at the same time as the process of stopping the cooling operation in the cooling control process or immediately after the process of stopping the cooling operation in the cooling control process. good too.
本実施形態に係るガスタービン発電機１の構成は、以上の通りである。続いて、ガスタービン発電機１の動作を説明する。 The configuration of the gas turbine generator 1 according to this embodiment is as described above. Next, the operation of the gas turbine generator 1 will be explained.
ガスタービン発電機１は、図２に示すように、信号受信手段５０が発電開始信号を受信すると（Ｓ１でＹｅｓ）、発電運転を開始する（Ｓ２）。 As shown in FIG. 2, when the signal receiving means 50 receives the power generation start signal (Yes in S1), the gas turbine generator 1 starts power generation operation (S2).
ガスタービン発電機１は、図３に示すように、発電運転において、始動運転を開始する（Ｓ２０）。始動運転は、発電運転制御手段５１が始動制御処理で駆動装置３を始動させることにより開始される。 The gas turbine generator 1, as shown in FIG. 3, starts the starting operation in the power generation operation (S20). The start-up operation is started by the power generation operation control means 51 starting the driving device 3 in the start-up control process.
ガスタービン機関２が燃焼運転できる状態になると（Ｓ２１でＹｅｓ）、ガスタービン発電機１は、始動運転を停止して燃焼運転を開始する（Ｓ２２）。始動運転は発電運転制御手段５１が始動制御処理で駆動装置３を停止させることにより停止し、燃焼運転は発電運転制御手段５１が燃焼制御処理で燃焼器２１を始動させることにより開始する。
When the gas turbine engine 2 is ready for combustion operation (Yes in S21), the gas turbine generator 1 stops starting operation and starts combustion operation (S22). The starting operation is stopped by the power generation control means 51 stopping the driving device 3 in the starting control process, and the combustion operation is started by the power generation control means 51 starting the
そして、図２に示すように、ガスタービン発電機１は、信号受信手段５０が発電停止信号を受信すると（Ｓ３でＹｅｓ）、発電運転を停止し（Ｓ４）、冷却運転を開始し、発電運転の開始を規制する（Ｓ５）。 Then, as shown in FIG. 2, when the signal receiving means 50 receives the power generation stop signal (Yes in S3), the gas turbine generator 1 stops the power generation operation (S4), starts the cooling operation, and starts the power generation operation. (S5).
発電運転は発電運転制御手段５１が燃焼制御処理で燃焼器２１を停止させる（すなわち、燃焼運転を停止させる）ことにより停止し、冷却運転は冷却運転制御手段５２が冷却制御処理で駆動装置３を始動させることにより開始する。 The power generation operation is stopped by the power generation control means 51 stopping the combustor 21 (that is, the combustion operation is stopped) by the combustion control process, and the cooling operation is stopped by the cooling operation control means 52 by the cooling control process. Start by starting.
また、発電運転の開始への規制は、規制制御手段５３の規制制御処理によって行われる。 Further, regulation of the start of the power generation operation is performed by regulation control processing of the regulation control means 53 .
ガスタービン機関２の温度が十分に下がり、ガスタービン機関２の冷却が完了した状態になると（Ｓ６でＹｅｓ）、ガスタービン発電機１は、冷却運転を停止し、発電運転の開始への規制を解除する（Ｓ７）。 When the temperature of the gas turbine engine 2 has sufficiently decreased and the cooling of the gas turbine engine 2 has been completed (Yes in S6), the gas turbine generator 1 stops the cooling operation and restricts the start of the power generation operation. Release (S7).
冷却運転は、冷却運転制御手段５２が冷却制御処理で駆動装置３を停止させることにより停止する。 The cooling operation is stopped when the cooling operation control means 52 stops the driving device 3 by cooling control processing.
また、発電運転の開始への規制は、規制制御手段５３の規制制御処理によって解除される。そして、発電運転の開始への規制が解除されると、ガスタービン発電機１は、発電運転を始動（再始動）できる状態になる。 Also, the restriction on the start of the power generation operation is canceled by the restriction control processing of the restriction control means 53 . Then, when the restriction on starting the power generation operation is lifted, the gas turbine generator 1 becomes ready to start (restart) the power generation operation.
このように、冷却運転を開始してからガスタービン機関２の冷却が完了するまでの間（本実施形態では、ハウジング２３内の温度が判定基準の温度を下回るまでの間）における始動運転の開始を規制することによって、ガスタービン機関２が十分に冷却されておらず、発電運転を再開する準備が整っていない状態で発電運転が再開されてしまうことを防止できるようになっている。そのため、判定基準の温度（温度値）は、発電運転を再開できる状態であるか否かの判定基準にもなっている。
In this way, the starting operation is started during the period from the start of the cooling operation until the cooling of the gas turbine engine 2 is completed (in this embodiment, the period until the temperature inside the
以上のように、本実施形態に係るガスタービン発電機１によれば、燃焼器２１を用いずにタービン２２を回転させることができる冷却駆動部としての駆動装置３を備えているため、燃焼運転を停止している状態でタービン２２を回転させることによって、ガスタービン機関２の内部に空気の流れをつくることができる。従って、ガスタービン発電機１は、ガスタービン機関２内の熱を空気の流れにのせて排出することによって冷却時間を短縮できるという優れた効果を奏し得る。
As described above, according to the gas turbine generator 1 according to the present embodiment, since the drive device 3 is provided as a cooling drive unit capable of rotating the
なお、本実施形態のガスタービン発電機１では、ガスタービン機関２を冷却するためにタービン２２を回転させる動力源として、駆動装置３を用いるように構成されているため、発電運転を開始する際のタービン２２の動力源（すなわち、始動運転時のタービン２２の動力源）と、冷却運転時のタービン２２の動力源を駆動装置３で兼用することで、ガスタービン発電機１の構成をシンプルにすることができる。
Note that the gas turbine generator 1 of the present embodiment is configured to use the driving device 3 as a power source for rotating the
さらに、ガスタービン発電機１は、運転制御部５が燃焼運転による発電機４での発電を停止させる信号を受信した時点で駆動装置３を始動させるように構成されていていれば、ガスタービン機関２の燃焼運転を停止させた状態に移行するとともに駆動装置３を始動させることができるため、燃焼運転を停止させてからガスタービン機関２の冷却を開始するまでの時間を短縮できる。 Furthermore, if the gas turbine generator 1 is configured to start the driving device 3 when the operation control unit 5 receives a signal to stop the power generation of the generator 4 by combustion operation, the gas turbine engine Since the driving device 3 can be started while the combustion operation is stopped in step 2, the time from stopping the combustion operation to starting cooling of the gas turbine engine 2 can be shortened.
なお、運転制御部５が燃焼運転による発電機４での発電を停止させる信号を受信した後に駆動装置３を始動させる場合であっても、タービン２２が回転している間に駆動装置３を始動させるように構成されていていれば、燃焼運転を停止させた状態に移行した後において、タービン２２が慣性で回転している間に駆動装置３によってタービン２２を回転させることができるため、ガスタービン機関２内での空気の流れが止まらないようにすることによって、冷却時間を短縮できる。
Note that even if the drive device 3 is started after the operation control unit 5 receives a signal to stop the power generation of the generator 4 by combustion operation, the drive device 3 is started while the
さらに、本実施形態の運転制御部５は、ガスタービン機関２の冷却が必要であるか否かを判定するための基準温度値が設定され、ガスタービン機関２内の温度が基準温度値を上回っている状態から基準温度値を下回った状態になると駆動装置３を停止させるように構成されているため、ガスタービン機関２の冷却を終えた時点で駆動装置３を停止させることができ、迅速に次の工程に移ることができるようになる。 Further, the operation control unit 5 of the present embodiment is set with a reference temperature value for determining whether cooling of the gas turbine engine 2 is necessary, and the temperature inside the gas turbine engine 2 exceeds the reference temperature value. Since it is configured to stop the drive device 3 when the temperature drops below the reference temperature value from the state where the gas turbine engine 2 is warmed, the drive device 3 can be stopped when the cooling of the gas turbine engine 2 is completed, and can be performed quickly. You can move on to the next step.
また、ガスタービン機関２の冷却が完了するまでの間は発電運転を再開できないようになっているため、冷却運転を開始してからガスタービン機関２の冷却が完了するまでの間のような、ガスタービン機関２で発電運転を再開できない状態であるときに、誤ってガスタービン機関２の発電運転が再開されしまうことも防止できるようになっている。 In addition, since the power generation operation cannot be restarted until the cooling of the gas turbine engine 2 is completed, the power generation operation cannot be restarted until the cooling of the gas turbine engine 2 is completed. When the gas turbine engine 2 cannot restart the power generation operation, it is possible to prevent the gas turbine engine 2 from restarting the power generation operation by mistake.
なお、本発明に係るガスタービン発電機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the gas turbine generator according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
上記実施形態では、冷却駆動部が、始動運転におけるタービン２２の動力源とする駆動装置３によって兼用されていたが、この構成に限定されない。例えば、冷却駆動部は、駆動装置３とは別の動力源で構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, the cooling driving unit is also used by the driving device 3 as the power source of the
上記実施形態において、発電運転制御手段５１は、タービン２２の回転数を判定基準としてガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるか否かを判定するように構成してもよいと説明したが、この構成に限定されない。発電運転制御手段５１は、燃焼器２１で燃焼ガスを発生させてタービン２２を回転させることができる状態であることを確認することができれば、タービン２２の回転数以外の判定基準を用いてガスタービン機関２が燃焼運転できる状態であるか否かを判定するように構成してもよい。
In the above embodiment, it has been explained that the power generation operation control means 51 may be configured to determine whether or not the gas turbine engine 2 is in a state capable of combustion operation using the rotation speed of the
１…ガスタービン発電機、２…ガスタービン機関、３…駆動装置、４…発電機、５…運転制御部、２０…圧縮機、２１…燃焼器、２２…タービン、２３…ハウジング、３０…駆動源、３１…駆動伝達機構、４０…動力受部、４１…発電機関、５０…信号受信手段、５１…発電運転制御手段、５２…冷却運転制御手段、５３…規制制御手段、２１０…燃焼室、２１１…点火装置、２３０…給気口、２３１…排気口、Ａ…出力軸、Ｓ…温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Gas turbine generator, 2... Gas turbine engine, 3... Drive device, 4... Generator, 5... Operation control part, 20... Compressor, 21... Combustor, 22... Turbine, 23... Housing, 30... Drive Source 31
Claims (4)
前記ガスタービン機関から動力を受けて発電する発電機と、
前記燃焼器で発生させた前記燃焼ガスで前記タービンを回転させる燃焼運転を停止している状態で前記ガスタービン機関を冷却するために前記タービンを回転させる冷却駆動部と、を備える、
ガスタービン発電機。 a gas turbine engine having a combustor for igniting an air-fuel mixture to generate combustion gases; and a turbine for rotation in response to the combustion gases generated by the combustor;
a generator that receives power from the gas turbine engine to generate power;
a cooling drive unit that rotates the turbine to cool the gas turbine engine in a state where combustion operation in which the combustion gas generated in the combustor rotates the turbine is stopped;
gas turbine generator.
前記運転制御部は、前記燃焼運転による前記発電機での発電を停止させる信号を受信した時点で前記冷却駆動部を始動させるように構成される、
請求項１に記載のガスタービン発電機。 An operation control unit that controls the gas turbine engine and the cooling drive unit,
The operation control unit is configured to start the cooling drive unit when receiving a signal to stop power generation in the generator by the combustion operation.
A gas turbine generator according to claim 1.
前記運転制御部は、前記燃焼運転による前記発電機での発電を停止させる信号を受信した後に、前記タービンが回転している間に前記冷却駆動部を始動させる、
請求項１に記載のガスタービン発電機。 An operation control unit that controls the gas turbine engine and the cooling drive unit,
The operation control unit starts the cooling drive unit while the turbine is rotating after receiving a signal to stop power generation in the generator by the combustion operation.
A gas turbine generator according to claim 1.
請求項２又は請求項３に記載のガスタービン発電機。 A reference temperature value for determining whether or not cooling of the gas turbine engine is necessary is set in the operation control unit, and the temperature inside the gas turbine engine is set to a value higher than the reference temperature value. stopping the cooling drive when the value falls below a value;
The gas turbine generator according to claim 2 or 3.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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2021
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