JP3781635B2

JP3781635B2 - Gas turbine equipment

Info

Publication number: JP3781635B2
Application number: JP2001144221A
Authority: JP
Inventors: 浩一江藤; 一玄角田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP2002339707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排水機場のポンプ駆動用に使用され、装置の小型コンパクト化を図って設置スペースを小さくできるようにパッケージ化したガスタービン装置に係り、特にパッケージ内の換気排気を油圧を用いて自己完結的に行えるようにしたガスタービン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、排水機場のポンプ駆動用原動機としては、維持管理の簡素化や機場周辺に及ぼす騒音や振動などの環境問題等に対応し易いことから、近年ガスタービンを使用することが増えている。また、これらの設備においては、装置全体がコンパクトとなって排水機場における設置スペースを縮小できることから、防音エンクロージャの内部にガスタービンと減速機とを収納してパッケージ化したガスタービン装置とポンプとを組合せたポンプ装置が開発されている。
【０００３】
この種の防音エンクロージャの内部にガスタービンと減速機とを収納してパッケージ化したガスタービン装置にあっては、ガスタービンの放熱等により、パッケージ内部の温度が上昇し、パッケージ内の温度が規定の値を超えた場合に、ガスタービン本体やパッケージ内部の機器等に悪影響を及ぼす。このため、給気ファンによりパッケージの外部から内部に空気を取入れ、パッケージ内の換気給気を行ってパッケージ内部の温度上昇を防ぐようにしている。この場合、パッケージ内部の換気排気を行うために、ダクトやサイレンサなどの排気設備を装備すると、排気抵抗が増加するので、排気ファンが必要となる。
【０００４】
従来、この種のパッケージ単独の運転に必要な給気ファンとは別に、ダクトなどの換気排気装置のために排気ファンを必要とするガスタービン装置に備えられている排気ファンは、一般に外部のＡＣ電源から動力を得て回転する電動機でロータを駆動するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例のように、排水機場等におけるポンプ駆動用ガスタービン装置のパッケージ内の換気排気を行う排気ファンのロータを、外部のＡＣ電源による電動機で駆動すると、排水機場が停電となった場合に、排気ファン駆動用電動機への電源の供給が断たれ、パッケージ内部の換気排気ができなくなる。そして、この状態が続くと、パッケージ内部の冷却が十分に行われず、ガスタービンの運転を継続できなくなるといった問題があった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みて為されたもので、外部電源を使用することなく、パッケージ内部の換気排気を行う排気ファンを、油圧を用いて自己完結的に駆動できるようにしたガスタービン装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、防音エンクロージャの内部にガスタービンと減速機とを収納してパッケージ化したガスタービン装置において、前記ガスタービンの出力の一部を動力としてロータを駆動する油圧モータを有し、前記パッケージ内部の換気排気を行う排気ファンと、前記油圧モータに作動油を供給する供給ラインと前記油圧モータから作動油を排出する排出ラインとを繋ぐバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられて前記油圧モータの下流側の作動油を前記油圧モータの上流側に戻す逆止弁を有することを特徴とするガスタービン装置である。
【０００８】
このように、ガスタービンの出力の一部を動力とする油圧モータでパッケージ内部の換気排気を行う排気ファンのロータを駆動することで、ガスタービンの運転に伴って排気ファンを自己完結的に駆動することができる。
【００１０】
ガスタービンを停止させる際、油圧ポンプが排気ファンのロータよりも先に停止すると、油圧モータへ作動油の供給がない状態となって、排気ファンのロータが慣性により回転を続けて油圧モータを回転させ、油圧モータ上流側の圧力が低くなって、油圧モータにキャビテーションが発生することがあるが、油圧モータの上流側の圧力が下流側の圧力よりも低くなった場合に、逆止弁を介して、油圧モータ下流側の作動油を上流側に戻すことで、油圧モータにキャビテーションが発生することを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態のガスタービン装置の全体構成を示すもので、これは、ガスタービン装置を排水機場におけるポンプ駆動用として使用した例を示す。このポンプ駆動用ガスタービン装置は、周囲を覆って周辺の騒音を低減する防音エンクロージャ１０の内部に、パッケージベース１２に取付けたガスタービン１４と減速機１６とを収納してパッケージ化したものである。そして、ガスタービン１４の運転に伴って発生する出力は、減速機１６で回転速度が調節されて出力軸１８から外部に出力されるようになっている。
【００１２】
パッケージの内部には、外部から空気を取入れてパッケージ内部の換気給気を行う給気ファン２０が一体に組み込まれている。この給気ファン２０は、ロータ２４と該ロータ２４を回転させる油圧モータ２２とを有している。また、パッケージの外部には、パッケージ内部の換気排気を行う排気ファン２６が取付けられている。この排気ファン２６は、ロータ３０と該ロータ３０を回転させる油圧モータ２８とを有している。減速機１６には、給気ファン２０の油圧モータ２２及び排気ファン２６の油圧モータ２８を駆動するための油圧ポンプ３２が取付けられている。この油圧ポンプ３２は、ガスタービン１４の運転に伴って作動する減速機１６から動力を得て回転し、減速機１６の油タンク４０内の油４２（図２参照）を圧送し、この圧送された油圧によって、給気ファン２０の油圧モータ２２及び排気ファン２６の油圧モータ２８が回転駆動するようになっている。
【００１３】
図２は、排気ファン２６を駆動するための油圧回路の概略図を示す。図２に示すように、パッケージ内に収納された減速機１６を構成する１つの歯車３６に、油圧ポンプ３２を駆動する歯車３８が噛み合わされ、これによって、減速機１６の作動に伴って油圧ポンプ３２が回転するようになっている。つまり、ガスタービン１４の出力の一部を用いて油圧ポンプ３２が駆動される。
【００１４】
この油圧ポンプ３２の吸込口には、減速機１６の底部の油４２を溜める油タンク４０から延びる吸込み管４４が接続され、油圧ポンプ３２の吐出口は、油圧モータ２８に作動油を供給する供給ライン４６に接続されている。また、油圧モータ２８から作動油を排出する排出ライン４８は、減速機１６に接続されている。これにより、ガスタービン１４の運転に伴う減速機１６の作動によって、油圧ポンプ３２が駆動し、この油圧ポンプ３２の駆動に伴って、減速機１６の油タンク４０内の油が排気ファン２６の油圧モータ２８に順次供給される。すると、油圧モータ２８が回転してロータ３０が回転し、このロータ３０の回転によって、パッケージの内部の換気排気を行い、この油圧モータ２８の回転に使用された油は、油タンク４０に戻るようになっている。
【００１５】
なお、給気ファン２０も同様に、ガスタービン１４の運転に伴う減速機１６の作動によって、油圧ポンプ３２が駆動し、この油圧ポンプ３２の駆動に伴って、減速機１６の油タンク４０内の油が給気ファン２０の油圧モータ２２に順次供給されて油圧モータ２２が回転してロータ２４が回転し、このロータ２４の回転によって、パッケージ内への空気の換気給気を行い、この油圧モータ２２の回転に使用された油は、油タンク４０に戻るようになっている。
【００１６】
更に、供給ライン４６と排出ライン４８とは、バイパスライン５０で繋がれ、このバイパスライン５０に、油圧モータ２８の下流側の作動油を上流側に戻す逆止弁５２が設けられている。これにより、油圧モータ２８の上流側の圧力が下流側の圧力よりも低くなった場合に、逆止弁５２を介して、油圧モータ２８の下流側の作動油を上流側に戻すことで、油圧モータ２８にキャビテーションが発生することを防止することができる。すなわち、ガスタービン装置の通常運転の際には、油圧モータ２８の上流側の圧力の方が下流側の圧力よりも高いため、逆止弁５２は閉止している。しかし、ガスタービン装置を停止させる際に、油圧ポンプ３２を駆動する減速機１６がロータ３０よりも先に停止すると、油圧モータ２８へ作動油の供給がない状態で排気ファン２６のロータ３０は慣性により回転を続け、油圧モータ２８がポンプのように動く。このような場合に、油圧モータ２８の上流側の作動油の圧力が下流側よりも低くなるため、逆止弁５２を開き、油圧モータ２８の下流側の作動油を油圧モータ２８の上流側に戻すことにより、油圧モータ２８がキャビテーションを発生するのを防ぐことができる。
【００１７】
このガスタービン装置によれば、ガスタービン１４の運転に伴って、外部電源を使用することなく、給気ファン２０の油圧モータ２２のみならず、排気ファン２６の油圧モータ２８を自己完結的に回転駆動することができる。これによって、排水機場が停電となった場合にも、パッケージ内部の換気給気及び換気排気を安定して行い、パッケージ内部の冷却を十分に行って、ガスタービンの運転を継続することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パッケージ内部の換気排気を行う排気ファンを、外部電源を使用することなく、油圧を用いて自己完結的に駆動することができるので、外部電源なしでガスタービン装置を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のガスタービン装置の全体構成を示す図である。
【図２】同じく、排気ファンを駆動するための油圧回路の概略を示す図である。
【符号の説明】
１０防音エンクロージャ
１２パッケージベース
１４ガスタービン
１６減速機
２０給気ファン
２４ロータ
２６排気ファン
２８油圧モータ
３０ロータ
３２油圧ポンプ
３６歯車
３８歯車
４０油タンク
４２油
４６供給ライン
４８排出ライン
５０バイパスライン
５２逆止弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine device which is used for driving a pump in a drainage station, for example, and is packaged so that the installation space can be reduced by reducing the size and size of the device. In particular, the ventilation exhaust in the package is hydraulically used. The present invention relates to a gas turbine apparatus that can be self-contained.
[0002]
[Prior art]
For example, as a prime mover for driving a pump at a drainage station, a gas turbine has been increasingly used in recent years because it simplifies maintenance and easily copes with environmental problems such as noise and vibration on the periphery of the station. Moreover, in these facilities, since the entire apparatus is compact and the installation space in the drainage station can be reduced, a gas turbine apparatus and a pump that are packaged by storing a gas turbine and a speed reducer inside the soundproof enclosure are provided. A combined pump device has been developed.
[0003]
In a gas turbine device in which a gas turbine and a speed reducer are housed in a package of this type of soundproof enclosure, the temperature inside the package rises due to heat dissipation of the gas turbine, and the temperature inside the package is regulated. If this value is exceeded, the gas turbine body and the equipment inside the package will be adversely affected. For this reason, air is taken in from the outside of the package by the air supply fan, and ventilation and supply in the package is performed to prevent the temperature inside the package from rising. In this case, if an exhaust facility such as a duct or a silencer is provided to ventilate and exhaust the inside of the package, the exhaust resistance increases, so an exhaust fan is required.
[0004]
Conventionally, an exhaust fan provided in a gas turbine apparatus that requires an exhaust fan for a ventilation exhaust system such as a duct, in addition to an air supply fan required for operation of this type of package alone, is generally an external AC. The rotor is driven by an electric motor that rotates by obtaining power from a power source.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in the conventional example, when the rotor of the exhaust fan that performs ventilation and exhaust in the package of the gas turbine device for driving the pump in the drainage station or the like is driven by an electric motor with an external AC power source, the drainage station has a power failure In addition, the supply of power to the exhaust fan drive motor is cut off, making it impossible to ventilate the inside of the package. If this state continues, there is a problem that the inside of the package is not sufficiently cooled and the operation of the gas turbine cannot be continued.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and provides a gas turbine apparatus capable of self-containedly driving an exhaust fan for ventilating and exhausting the inside of a package using hydraulic pressure without using an external power source. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas turbine apparatus in which a gas turbine and a speed reducer are housed and packaged in a soundproof enclosure, and a hydraulic motor that drives a rotor by using a part of the output of the gas turbine as power. An exhaust fan for ventilating and exhausting the inside of the package; a bypass line connecting a supply line for supplying hydraulic oil to the hydraulic motor; and a discharge line for discharging hydraulic oil from the hydraulic motor; and provided in the bypass line And a check valve that returns the hydraulic oil downstream of the hydraulic motor to the upstream side of the hydraulic motor .
[0008]
In this way, the exhaust fan is driven in a self-contained manner as the gas turbine is operated by driving the rotor of the exhaust fan that ventilates and exhausts the inside of the package with a hydraulic motor that uses a part of the output of the gas turbine as power. can do.
[0010]
When stopping the gas turbine, if the hydraulic pump stops before the rotor of the exhaust fan, there is no supply of hydraulic oil to the hydraulic motor, and the rotor of the exhaust fan continues to rotate due to inertia and rotates the hydraulic motor. If the pressure on the upstream side of the hydraulic motor becomes lower than the pressure on the downstream side, the pressure on the upstream side of the hydraulic motor may decrease and the cavitation may occur in the hydraulic motor. Thus, returning hydraulic oil downstream from the hydraulic motor to the upstream side can prevent cavitation from occurring in the hydraulic motor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration of a gas turbine apparatus according to an embodiment of the present invention, which shows an example in which the gas turbine apparatus is used for driving a pump in a drainage station. This gas turbine device for driving a pump is a package in which a gas turbine 14 and a reducer 16 attached to a package base 12 are housed in a soundproof enclosure 10 that covers the periphery and reduces ambient noise. . The output generated with the operation of the gas turbine 14 is output from the output shaft 18 to the outside after the rotational speed is adjusted by the speed reducer 16.
[0012]
An air supply fan 20 that takes in air from outside and supplies the air inside the package is integrated into the package. The air supply fan 20 includes a rotor 24 and a hydraulic motor 22 that rotates the rotor 24. In addition, an exhaust fan 26 that ventilates and exhausts the inside of the package is attached to the outside of the package. The exhaust fan 26 includes a rotor 30 and a hydraulic motor 28 that rotates the rotor 30. A hydraulic pump 32 for driving the hydraulic motor 22 of the air supply fan 20 and the hydraulic motor 28 of the exhaust fan 26 is attached to the speed reducer 16. The hydraulic pump 32 rotates by obtaining power from the speed reducer 16 that operates in accordance with the operation of the gas turbine 14, and pumps oil 42 (see FIG. 2) in the oil tank 40 of the speed reducer 16. The hydraulic motor 22 of the air supply fan 20 and the hydraulic motor 28 of the exhaust fan 26 are rotationally driven by the hydraulic pressure.
[0013]
FIG. 2 shows a schematic diagram of a hydraulic circuit for driving the exhaust fan 26. As shown in FIG. 2, a gear 38 that drives the hydraulic pump 32 is meshed with one gear 36 that constitutes the speed reducer 16 housed in the package, whereby the hydraulic pump is driven in accordance with the operation of the speed reducer 16. 32 is configured to rotate. That is, the hydraulic pump 32 is driven using a part of the output of the gas turbine 14.
[0014]
The suction port of the hydraulic pump 32 is connected to a suction pipe 44 extending from an oil tank 40 that stores oil 42 at the bottom of the speed reducer 16, and the discharge port of the hydraulic pump 32 supplies supply hydraulic oil to the hydraulic motor 28. Connected to line 46. A discharge line 48 that discharges hydraulic oil from the hydraulic motor 28 is connected to the speed reducer 16. Accordingly, the hydraulic pump 32 is driven by the operation of the reduction gear 16 accompanying the operation of the gas turbine 14, and the oil in the oil tank 40 of the reduction gear 16 is driven by the hydraulic pressure of the exhaust fan 26 as the hydraulic pump 32 is driven. Sequentially supplied to the motor 28. Then, the hydraulic motor 28 rotates to rotate the rotor 30, and the rotor 30 rotates to ventilate and exhaust the interior of the package, so that the oil used to rotate the hydraulic motor 28 returns to the oil tank 40. It has become.
[0015]
Similarly, in the air supply fan 20, the hydraulic pump 32 is driven by the operation of the speed reducer 16 accompanying the operation of the gas turbine 14, and the oil pump 40 in the oil tank 40 of the speed reducer 16 is driven as the hydraulic pump 32 is driven. Oil is sequentially supplied to the hydraulic motor 22 of the air supply fan 20, and the hydraulic motor 22 rotates to rotate the rotor 24. By the rotation of the rotor 24, the air is supplied into the package by ventilation. The oil used for rotating 22 is returned to the oil tank 40.
[0016]
Further, the supply line 46 and the discharge line 48 are connected by a bypass line 50, and a check valve 52 that returns hydraulic oil downstream of the hydraulic motor 28 to the upstream side is provided in the bypass line 50. As a result, when the pressure on the upstream side of the hydraulic motor 28 becomes lower than the pressure on the downstream side, the hydraulic oil on the downstream side of the hydraulic motor 28 is returned to the upstream side via the check valve 52 so that the hydraulic pressure is increased. It is possible to prevent cavitation from occurring in the motor 28. That is, during normal operation of the gas turbine device, the check valve 52 is closed because the pressure on the upstream side of the hydraulic motor 28 is higher than the pressure on the downstream side. However, when the gas turbine device is stopped, if the speed reducer 16 that drives the hydraulic pump 32 stops before the rotor 30, the rotor 30 of the exhaust fan 26 is inertial in a state where no hydraulic oil is supplied to the hydraulic motor 28. Rotation continues, and the hydraulic motor 28 moves like a pump. In such a case, since the pressure of the hydraulic oil upstream of the hydraulic motor 28 is lower than that of the downstream side, the check valve 52 is opened and the hydraulic oil downstream of the hydraulic motor 28 is moved upstream of the hydraulic motor 28. By returning, it is possible to prevent the hydraulic motor 28 from generating cavitation.
[0017]
According to this gas turbine apparatus, not only the hydraulic motor 22 of the air supply fan 20 but also the hydraulic motor 28 of the exhaust fan 26 is rotated in a self-contained manner without using an external power source as the gas turbine 14 is operated. Can be driven. As a result, even when the drainage station has a power failure, it is possible to stably ventilate and supply air inside and exhaust the package, sufficiently cool the inside of the package, and continue the operation of the gas turbine.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the exhaust fan that ventilates and exhausts the inside of the package can be driven in a self-contained manner using hydraulic pressure without using an external power source, so that there is no need for an external power source. The gas turbine device can be operated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a gas turbine apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is also a diagram schematically showing a hydraulic circuit for driving an exhaust fan.
[Explanation of symbols]
10 Soundproof enclosure 12 Package base 14 Gas turbine 16 Reducer 20 Supply fan 24 Rotor 26 Exhaust fan 28 Hydraulic motor 30 Rotor 32 Hydraulic pump 36 Gear 38 Gear 40 Oil tank 42 Oil 46 Supply line 48 Discharge line 50 Bypass line 52 valve

Claims

防音エンクロージャの内部にガスタービンと減速機とを収納してパッケージ化したガスタービン装置において、
前記ガスタービンの出力の一部を動力としてロータを駆動する油圧モータを有し、前記パッケージ内部の換気排気を行う排気ファンと、
前記油圧モータに作動油を供給する供給ラインと前記油圧モータから作動油を排出する排出ラインとを繋ぐバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられて前記油圧モータの下流側の作動油を前記油圧モータの上流側に戻す逆止弁を有することを特徴とするガスタービン装置。In a gas turbine device that is packaged by storing a gas turbine and a speed reducer inside a soundproof enclosure,
An exhaust fan having a hydraulic motor that drives a rotor using a part of the output of the gas turbine as power, and exhausting and exhausting air inside the package ;
A bypass line connecting a supply line for supplying hydraulic oil to the hydraulic motor and a discharge line for discharging hydraulic oil from the hydraulic motor;
A gas turbine apparatus comprising a check valve provided in the bypass line and configured to return hydraulic oil downstream of the hydraulic motor to the upstream side of the hydraulic motor .