WO2013125329A1

WO2013125329A1 - ガスタービン起動停止装置

Info

Publication number: WO2013125329A1
Application number: PCT/JP2013/052345
Authority: WO
Inventors: 浅野　伸; 一晴廣川; 良昌高岡
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-08-29
Also published as: KR20140089613A; EP2818671A1; JP2013170524A; CN104053885A; US20130213002A1

Abstract

この起動停止装置（１）は、ガスタービン（２）と一体に回転する伝達回転軸（４）と、所定の油圧を連続的に生成させる油圧ポンプ（１０）と、油圧ポンプで生成された油圧が導入される高圧油貯蔵部（５）と、油圧ポンプで生成された油圧が導入されて、高圧油貯蔵部よりも低圧に設定された低圧油貯蔵部（６）と、油圧によって伝達回転軸を回転させる油圧モータ（２０）と、高圧油貯蔵部と低圧油貯蔵部とのいずれかの油圧を油圧モータに導入する油圧切替弁（９）と、ガスタービンの回転数に基づいて、油圧モータを制御する回転制御部と、を備える。

Description

ガスタービン起動停止装置

　本発明は、ガスタービン起動停止装置に関する。本願は、２０１２年２月２１日に、日本に出願された特願２０１２－０３５４９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、ガスタービンの起動・停止手段として、油圧ポンプや油圧モータを用いた装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
　特許文献１には、タービン軸に可逆油圧ポンプを配置し、起動時において定格回転速度以下の場合、又は停止時において定格回転数以下の場合には、この可逆油圧ポンプが油圧モータとして動作し、ガスタービンの回転始動モータとして使用される構成について記載されている。また、特許文献１には、起動時において定格回転速度以上の場合、又は停止時において定格回転数以上の場合には、この可逆油圧ポンプが油圧ポンプとして動作し、潤滑油の循環用ポンプとして使用される構成について記載されている。

　特許文献１のようなガスタービン起動停止装置として、起動モータ系とターニングモータ系とを切り替えるＳＳＳ（Ｓｙｎｃｈｒｏ　Ｓｅｌｆ　Ｓｈｉｆｔｉｎｇ）クラッチを用いた装置が知られている。
　ターニングモータ系は、ガスタービンの起動・停止時にタービン軸と動力取り出し軸との接続・切り離しを行うＳＳＳクラッチを介して、発電機およびガスタービンからなる主機系と係合し、ターニングモータ系から主機系に動力を伝達し、主機系のターニング回転数を維持する動力系である。一方、起動モータ系は、ターニング状態で回転する主機系に対して、主機系が自立して定格回転する高速回転数域（例えば２４００ｒｐｍ（６０Ｈｚ））まで、主機系に回転動力を与える回転始動モータ系である。

　このような起動停止装置におけるガスタービンの起動時には、ターニングモータ系を主機系に接続し、ターニング回転数まで起動した後、起動モータ系を起動させて主機系の回転数を上げる。ターニングモータ系の回転数に対して主機系の回転数が高くなると、ＳＳＳクラッチが外れ、起動モータ系のみでの運転となる。そして、主機系が自立して回転する所定回転数まで起動モータ系で運転し、自立運転が確認されたら、起動モータ系を停止させて定格運転に入る。
　また、ガスタービンの停止時には、ターニングモータ系を起動し、主機系の運転を停止するので起動モータ系は切断する。これにより、主機系の回転数が小さくなって減速される。そして、主機系の回転数がターニングモータ系の回転数を下回ることになるので、ＳＳＳクラッチが繋がり、ターニングモータ系と主機系とが係合し、ターニング回転数を維持する。

特開昭５８－１８７５２９号公報

　しかしながら、従来のガスタービンの起動停止装置では、以下のような課題があった。
　主機系の運転を停止する際において、ＳＳＳクラッチによってターニングモータ系と主機系とを係合する際にＳＳＳクラッチの歯車に衝撃力が作用して損傷し、クラッチの接続・切り離しの円滑化が阻害されるうえ、ガスタービンの運転状態が不安定になるという課題があった。

　また、ターニングモータ系はＳＳＳクラッチを設けることにより出力時に切断されるが、起動モータ系は主軸系が自立して定格運転に入った後も接続された状態のままとなり、その起動モータ系の回転部分に含まれる軸受等の摩擦抵抗負荷が発電効率を低下させるという課題があり、その点で改善の余地があった。

　なお、特許文献１に開示されるような起動停止装置では、主機系の負荷と油圧モータとの結合部分で機械的なクラッチが残存しているため、上述したＳＳＳクラッチを用いた起動停止装置と同様の課題がある。

　本発明は、ガスタービン（主機系）を起動・停止させるための圧力生成部および回転力生成部からなるターニングモータ系と主機系との係合時の衝撃を抑えることができ、ガスタービンの運転を安定させることができるガスタービン起動停止装置を提供することを目的とする。
　また、本発明は、発電効率の向上を図ることができるガスタービン起動停止装置を提供することを目的とする。

　本発明の第一の態様に係るガスタービン起動停止装置は、ガスタービンと一体に回転する伝達回転軸と、所定の油圧を連続的に生成させる圧力生成部と、圧力生成部で生成された油圧が導入される高圧油貯蔵部と、圧力生成部で生成された油圧が導入されて、高圧油貯蔵部よりも低圧に設定された低圧油貯蔵部と、圧力生成部で生成された油圧を、高圧油貯蔵部及び低圧油貯蔵部のいずれか一方に導く第１弁部と、油圧によって伝達回転軸を回転させる回転力生成部と、高圧油貯蔵部と低圧油貯蔵部とのいずれかの油圧を回転力生成部に導入する第２弁部と、ガスタービンの回転数に基づいて、回転力生成部を制御する回転制御部と、を備える。

　上記第一の態様では、ガスタービンの起動時において、圧力生成部で生成された油圧のうち高圧油貯蔵部に導入された高圧油を第２弁部の切り替えによって回転力生成部に導入することで伝達回転軸の回転力を生成することができる。回転力生成部で生成した回転力を伝達回転軸に一体に設けられたガスタービンに入力することで起動させることができる。ガスタービンが自立して定格運転となったときには、回転力生成部が高圧油貯蔵部から低圧油貯蔵部に連通するように第２弁部を切り替えることにより、回転力生成部に低圧油が導入されて低圧になり、伝達回転軸を駆動させるための回転力の生成が停止する。このとき、回転力生成部は、高圧状態から開放されるので、ガスタービンから切り離された状態になる。
　また、ガスタービンの停止時には、第２弁部によって高圧油貯蔵部と回転力生成部とが連通するように切り替えられ、回転力生成部に高圧油を導入して高圧状態とし、回転力生成部で回転力が生成されるようになる。つまり、伝達回転軸を介して回転力生成部とガスタービンとが接続するため、圧力生成部による圧力生成を停止することで、ガスタービンの運転を停止することができる。

　このように、第２弁部によって回転力生成部に導入される油圧を高圧と低圧に切り替えることで、圧力生成部および回転力生成部からなるターニングモータ系と、ガスタービンを有する主機系と、を接続・切り離しすることができる。そのため、従来のようなＳＳＳクラッチを使用することがなく、機械的な係合に伴う衝撃を抑制することができる。
　また、回転制御部を設けることでガスタービンの停止運転中に第２弁部を切り替えたり、或いは高圧油貯蔵部から回転力生成部へ導入される油圧（流量）を調整するよう制御し、伝達回転軸の回転数を調整したりすることができる。そのため、上述した機械的な結合に伴う衝撃をより確実に抑えることができる。

　さらに、ガスタービンの定格運転時に、ターニングモータ系、すなわち圧力生成部や回転力生成部をガスタービンや発電機等の主機系から切り離すことが可能となるので、ガスタービンの回転軸にかかる負荷を小さくすることができ、主機系の発電効率の向上を図ることができる。
　さらにまた、ガスタービン起動時のターニング運転の後に定格回転数まで増速するための起動モータを油圧モータなどの油圧による回転力生成部で使用できるようにしたことで、回転力生成部を第２弁部で低圧に切り替え、回転力の生成を停止することが可能となる。そのため、従来の前記起動モータが不要となり、従来では起動モータを切り離せなかったものを切り離すことが可能となることから、さらに発電効率を向上させることができる。

　本発明の第二の態様に係るガスタービン起動停止装置では、圧力生成部には、生成される油圧を導入することが可能な油圧蓄積部が設けられ、ガスタービンの停止時の回転力を圧力生成部へ入力することによって生成される油圧が油圧蓄積部に導入される。

　この場合、ガスタービン停止時の負荷系動力である回転力を圧力生成部に入力し、これによって生成された高圧油を油圧蓄積部で蓄積しておくことができるので、この蓄積された圧力を高圧油貯蔵部に導入し、ガスタービン起動時の補助動力として利用することができる。そのため、ガスタービン起動時における圧力生成部に必要な起動力を抑えることができ、起動効率を高めることができる。

　本発明の第三の態様に係るガスタービン起動停止装置では、伝達回転軸のトルクに基づいて、圧力生成部を制御する圧力制御部が設けられている。

　この場合には、ガスタービンの停止運転中において、圧力制御部によって検出した伝達回転軸のトルクに基づいて圧力生成部を制御して伝達回転軸のトルクを調整することができる。そのため、上述した機械的な結合に伴う衝撃をより確実に抑えることができる。

　本発明の第四の態様に係るガスタービン起動停止装置では、回転力生成部は、伝達回転軸に設けられた減速機およびクラッチを介してガスタービンに連結されている。

　上記第四の態様では、伝達回転軸に減速機とクラッチを設けることで、回転の安定性を高めることが可能となり、圧力生成部と回転力生成部で対応できる回転数やトルクの範囲を広げることができ、ターニングモータ系と主機系の負荷との結合動作を補完することが可能となる。とくに減速機を設けることで、圧力生成部での油圧生成に伴う脈動を抑えることができる。

　本発明の第五の態様に係るガスタービン起動停止装置では、圧力生成部は、始動モータによって回転するとともに、外周部に凹凸状の歯部が所定のピッチで滑らかに形成された歯車形状の回転体と、回転体の外周部に複数設けられ、回転する回転体の凸部に接触することで第１伸縮軸がピストン運動する油圧生成シリンダと、を備え、油圧生成シリンダの高圧油が高圧油貯蔵部に導入され、低圧油が低圧油貯蔵部へ導入される。

　上記第五の態様では、回転体の回転に伴って複数の油圧生成シリンダの第１伸縮軸がピストン運動をするので、複数の油圧生成シリンダのそれぞれの高圧油を高圧油貯蔵部に導入することで、高圧油貯蔵部にはほぼ連続的に高圧油が供給され、高圧を維持することができる。
　また、複数の油圧生成シリンダを第１弁部によって個別に制御することが可能となるので、細かな制御ができ、より一層安定したガスタービンの起動・停止運転を行うことができる。
　さらに、油圧生成シリンダが１つ故障しても、他のシリンダで対応することができるという利点がある。

　本発明の第六の態様に係るガスタービン起動停止装置では、回転力生成部は、回転中心軸を同一とする複数の回転本体と、回転本体同士を連結するとともに、回転中心軸に対して偏心して設けられた偏心軸と、回転中心軸回りに回転する偏心軸の回転軌跡の外周部に複数設けられた回転力生成シリンダと、を備え、回転力生成シリンダは、圧力生成部の油圧により第２伸縮軸を伸張させることで偏心軸を回転軌跡に沿って回転するように押し込む構成である。

　上記第六の態様では、複数の回転力生成シリンダを個別に制御することが可能となるので、回転本体の回転数に対して細かな制御ができ、より一層安定したガスタービンの起動・停止運転を行うことができる。
　さらに、回転力生成シリンダが１つ故障しても、他のシリンダで対応することができるという利点がある。

　本発明のガスタービン起動停止装置によれば、第２弁部で油圧を調整することで、ガスタービン（主機系）を起動・停止させるための圧力生成部および回転力生成部からなるターニングモータ系と主機系との接続・切り離しを行うことができる。そのため、ターニングモータ系と主機系の係合時の衝撃を抑えることができ、ガスタービンの運転を安定させることができるという効果を奏する。
　また、本発明のガスタービン起動停止装置によれば、ガスタービンの定格運転時において、回転力生成部の回転力の生成を停止させることができる。そのため、切り離しができなかった従来の起動モータが不要となり、主機系に対して回転力生成部を切り離しすることが可能となるので、発電効率の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態による起動停止装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すターニングモータ系の構成を示す模式図である。油圧モータの側面図である。他の実施の形態による起動停止装置の全体構成を示すブロック図であって、図１に対応する図である。

　以下、本発明の実施の形態によるガスタービン起動停止装置について、図面に基づいて説明する。このような実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

　図１に示すように、本実施の形態のガスタービン起動停止装置（以下、「起動停止装置１」と称する）が適用されるガスタービン２は、タービン本体とともに燃焼器、コンプレッサ、排気ガスダクトなどを備えている。コンプレッサの回転軸は、ガスタービン本体の回転軸（ガスタービン回転軸）に結合されている。コンプレッサは、ガスタービン本体とともに回転することによって給気した外気（空気）を圧縮する。燃焼器は、燃料ガスをコンプレッサから供給される圧縮空気とともに燃焼してガスタービン本体を回転させるための燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスをガスタービン本体に供給する。ガスタービン本体を流通後の燃焼ガスは、ガスタービン本体の後部（下流側）に設けられた排気ガスダクトを介して排出される。この排出された燃焼ガスは、例えば、排熱回収ボイラで熱回収された後、大気中へ放出される。

　ガスタービン２には、ガスタービン本体を燃料ガスの着火前に昇速させるための発電機３が設けられている。発電機３は、モータとして機能させることによりガスタービン２（ガスタービン本体）を回転駆動する。

　また、ガスタービン２には、タービン回転軸に結合し、ガスタービン２を起動・停止するためのターニングモータ系Ｔの起動停止装置１が設けられている。なお、本実施の形態の起動停止装置１として、アルテミス（Ａｒｔｅｍｉｓ）社製の油圧動力伝達系であるＤＤＴシステム（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を採用することができる。

　起動停止装置１は、ガスタービン２と一体に回転する伝達回転軸４と、所定の油圧を連続的に生成させる油圧ポンプ１０（圧力生成部）と、油圧ポンプ１０で生成された油圧が導入される高圧油貯蔵部５と、油圧ポンプ１０で生成された油圧が導入されて、高圧油貯蔵部５よりも低圧に設定された低圧油貯蔵部６と、油圧ポンプ１０で生成された油圧によって伝達回転軸４を回転させる油圧モータ２０（回転力生成部）と、ガスタービン２の回転数に基づいて、油圧モータ２０を制御する回転制御部３０と、を備えて概略構成されている。
　ここで、ガスタービン２および発電機３を主機系Ｓとし、油圧ポンプ１０および油圧モータ２０をターニングモータ系Ｔ（上述）として、以下説明する。

　図２に示すように、油圧ポンプ１０は、始動モータ１２によって回転するとともに、外周部に凹凸状の歯部（凹部１１Ａ、凸部１１Ｂ）が所定のピッチで滑らかに形成された歯車形状の回転歯車１１（回転体）と、この回転歯車１１の外周部に複数設けられ、回転する回転歯車１１の凸部１１Ｂに接触することで第１伸縮軸１３Ａがピストン運動する第１油圧シリンダ１３（油圧生成シリンダ）と、を備え、第１油圧シリンダ１３の高圧油が高圧油貯蔵部５に導入され、低圧油が低圧油貯蔵部６へ導入される構成となっている。

　ここで、図１に示すように、始動モータ１２には、油圧モータ２０のトルクを計測するトルク計測装置７に基づいてモータ回転数を制御するモータ制御装置８が設けられている。
　モータ制御装置８は、回転軸系のトルクを測定して、この情報に基づいて油圧モータ２０の供給圧を決定する油圧ポンプ１０の圧力を制御できるようにし、起動・停止時において油圧ポンプ１０を駆動するための始動モータ１２の動力を適正化する制御を行う。

　回転歯車１１は、凹部１１Ａと凸部１１Ｂとが外周面に沿って所定のピッチで交互に形成されており、凹部１１Ａと凸部１１Ｂとが滑らかな曲線で連続している。回転歯車１１は、始動モータ１２の駆動によって歯車軸Ｃ１回りに回転する。凸部１１Ｂの高さ寸法（凹部１１Ａの底部と、凸部１１Ｂの頂部との高低差）は、第１油圧シリンダ１３の第１伸縮軸１３Ａの突出量に対応している（詳しくは後述する）。

　複数設けられる第１油圧シリンダ１３は、伸縮軸先端１３ａが回転歯車１１の凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂに当接するように第１伸縮軸１３Ａの伸縮方向を回転歯車１１の径方向に向けて放射状に配置されている。第１油圧シリンダ１３は、伸縮軸先端１３ａのみが回転歯車１１の凹部１１Ａおよび凸部１１Ｂに接触してピストン運動をするように設けられ、回転歯車１１の回転に伴って、歯車軸Ｃ１の周方向に配置される全ての第１伸縮軸１３Ａが連続的に伸縮動作するように構成されている。

　第１油圧シリンダ１３のそれぞれには、油圧ポンプ１０で生成された油圧を高圧油貯蔵部５及び低圧油貯蔵部６のいずれか一方に選択的に導くバルブ１４、１５（第１弁部）が設けられている。ここで、高圧側のバルブを高圧バルブ１４といい、低圧側のバルブを低圧バルブ１５という。

　油圧ポンプ１０は、複数の第１油圧シリンダ１３のそれぞれの内部の高圧側の油圧が集合して導入される前記高圧油貯蔵部５と、複数の第１油圧シリンダ１３のそれぞれの内部の低圧側の油圧が集合して導入される前記低圧油貯蔵部６と、に接続されている。
　ここで、高圧とは、後述する油圧モータ２０の第２油圧シリンダ２３の伸張力（押し出し力）によって偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに回転させ得る圧力に設定され、低圧とは第２油圧シリンダ２３の伸張力（押し出し力）によって偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに回転させることができない圧力とされる。

　本起動停止装置１には、高圧油貯蔵部５と低圧油貯蔵部６とのいずれか一方の油圧を選択的に油圧モータ２０に導入する油圧切替弁９（第２弁部）を備えている。

　図１に示すように、油圧ポンプ１０には、生成される油圧を導入することが可能なアキュムレータ１６（油圧蓄積部）が設けられている。このアキュムレータ１６には、ガスタービン２の停止時の回転力を油圧ポンプ１０へ入力することによって生成される油圧が導入される。

　このように構成される油圧ポンプ１０では、回転歯車１１の回転数が大きくなると、第１油圧シリンダ１３の伸縮するピストン運動の速度が大きくなり、つまり高圧油の流量が増えることから、高圧油貯蔵部５の油圧が大きくなるとともに、高圧状態が維持し易くなる。

　図２および図３に示すように、油圧モータ２０は、軸受に回転可能に支持されたモータ回転軸Ｃ２（回転中心軸）上に回転中心を有する複数（ここでは４つ）の回転本体２１と、回転本体２１同士を連結するとともにモータ回転軸Ｃ２に対して偏心して設けられた偏心軸２２と、モータ回転軸Ｃ２回りに回転する偏心軸２２の回転軌跡の外周部に、モータ回転軸Ｃ２の周方向に所定の間隔をもって複数設けられた第２油圧シリンダ２３（回転力生成シリンダ）と、を備えて概略構成されている。　
　回転本体２１は、ガスタービン２に結合されている伝達回転軸４に一体に且つ同軸に連結されている。偏心軸２２は、モータ回転軸Ｃ２を中心にして回転する。

　第２油圧シリンダ２３は、上述した油圧ポンプ１０で生成された油圧が供給され、伸縮軸先端２３ａが偏心軸２２に当接可能に第２伸縮軸２３Ａの伸縮方向をモータ回転軸Ｃ２側に向けた状態で配置され、油圧ポンプ１０の油圧により第２伸縮軸２３Ａを伸張させることで偏心軸２２を回転軌跡に沿って回転するように押し込む構成となっている。
　なお、複数の第２油圧シリンダ２３は、これら全ての伸縮軸先端２３ａが偏心軸２２に接触し、第２伸縮軸２３Ａが伸縮又は収縮した状態となるように配置されている。

　第２油圧シリンダ２３は、高圧油貯蔵部５に接続されている場合において、伸縮軸先端２３ａが偏心軸２２に当接（接触）することによって収縮すると、油圧ポンプ１０より供給される高圧油によって第２伸縮軸２３Ａが伸びて偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに回転させる方向に押し込むようになっている。そして、偏心軸２２の回転軌跡の領域に複数の第２油圧シリンダ２３が設けられているので、偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに連続的に回転させることができ、その偏心軸２２を介して回転本体２１に回転力を与えることができる。

　一方で第２油圧シリンダ２３は、低圧油貯蔵部６に接続されている場合において、油圧が供給されないので、伸縮軸先端２３ａが偏心軸２２に当接（接触）して収縮すると、第２油圧シリンダ２３内の油圧は低圧油貯蔵部６と連通して低圧になる。すなわち、偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに回転する方向へ押し込むだけの伸張力（押し込み力）が得られないので、偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに連続的に回転することがなくなることから、偏心軸２２を介して回転本体２１に回転力が伝達されない状態（状態を「アイドル状態」という）となる。

　図１に示すように、回転制御部３０は、回転軸４の回転数を検出する回転数検出器３１と、この回転数検出器３１によって検出された回転数に基づいて油圧切替弁９を制御するバルブ制御装置３２と、からなる。
　バルブ制御装置３２では、油圧モータ２０の第２油圧シリンダ２３の流量を可変に制御することも可能となっている。

　次に、本実施の形態による起動停止装置１を用いて、ガスタービン２の起動時および停止時の動作について説明する。

（起動時）
　図１および図２に示すように、ガスタービン２を起動する際には、始動モータ１２で油圧ポンプ１０を起動し、油圧モータ２０の回転数を大きくして増速する。具体的には、始動モータ１２を駆動させて回転歯車１１を回転させると、その回転歯車１１の外周側に配置される複数の第１油圧シリンダ１３が回転歯車１１に形成されている凹部１１Ａと凸部１１Ｂの凹凸に沿ってピストン運動をする。そして、第１油圧シリンダ１３の収縮時の高圧油は高圧バルブ１４を介して高圧油貯蔵部５へ導入される。つまり、高圧油貯蔵部５には、複数の第１油圧シリンダ１３で得られた圧力により高圧に維持された状態となる。このとき、第１油圧シリンダ１３の低圧側（第１油圧シリンダ１３の伸び側）の低圧油が接続される低圧油貯蔵部６には前記高圧油よりも低い圧力となっている。なお、低圧油貯蔵部６の圧力は、少なくとも第２油圧シリンダ２３の油圧より小さくなっている。
　ここで、高圧油貯蔵部５内の高圧油の圧力は、複数の第１油圧シリンダ１３から供給される流量が増えると大きくなるので、油圧ポンプ１０（回転歯車１１）の回転数を大きくすることで圧力を高めることができる。

　そして、高圧油貯蔵部５が回転歯車１１の回転数に応じた高圧に維持されているので、油圧切替弁９を高圧油貯蔵部５と油圧モータ２０とが連通するように切り替えることで、油圧モータ２０の複数の第２油圧シリンダ２３が高圧となり、第２伸縮軸２３Ａが伸張する。そうすると、上述したように複数の第２油圧シリンダ２３の全てが偏心軸２２に接触し、その第２油圧シリンダ２３の伸縮軸先端２３ａで偏心軸２２をモータ回転軸Ｃ２回りに回転させる方向に押し込み、これにより偏心軸２２を介して回転本体２１がモータ回転軸Ｃ２回りに回転し、油圧モータ２０に回転力が与えられる。
　そして、油圧モータ２０と主機系Ｓ（ガスタービン２および発電機３）とは回転軸４によって結合されているので、油圧モータ２０の回転力によってガスタービン２が起動し、主機系Ｓの運転が開始される。

　次に、主機系Ｓが自立して定格運転に入ったら、油圧モータ２０の油圧切替弁９をアイドル状態、すなわち低圧側に切り替え、油圧モータ２０の負荷となる主機系Ｓ（ガスタービン２）を起動停止装置１から切り離す。
　具体的には、伝達回転軸４の回転数を回転数検出器３１で検出し、所定の回転数（定格回転数）に達したときに、バルブ制御装置３２によって油圧切替弁９をアイドル状態に切り替える。これにより、第２油圧シリンダ２３と高圧油貯蔵部５との連通状態が遮断され、第２油圧シリンダ２３と低圧油貯蔵部６とが連通する状態に切り替わるので、第２油圧シリンダ２３は低圧油となる。
　そのため、第２油圧シリンダ２３の第２伸縮軸２３Ａの伸張力（押し出し力）が低下し、偏心軸２２を回転方向に押し出すことができなくなり、油圧ポンプ１０による駆動力が油圧モータ２０に伝達されなくなる。このとき、第２油圧シリンダ２３と回転本体２１（偏心軸２２）とが切り離された状態となる。

（停止時）
　次に、ガスタービン２を停止する際の起動停止装置１の運転方法について説明する。停止時の運転方法は、基本的に上述した起動時の逆の手順となる。
　主機系Ｓ（ガスタービン２及び発電機３）を停止し、主機系Ｓの回転数を低下させて減速する。具体的には、主機系Ｓの回転数を回転数検出器３１で検知し，ターニング回転数（３ｒｐｍ）に近づいてきたら、バルブ制御装置３２によってバルブ制御を開始し、油圧モータ２０の運転動作を制御する。つまり検知した回転数に応じて、油圧切替弁９を制御して回転数あるいはトルクを調整し、第２油圧シリンダ２３と偏心軸２２との結合時の衝撃力を抑えることができる。そして、結合した後は、油圧モータ２０によりターニング回転数を維持した後、始動モータ１２とともに油圧ポンプ１０を停止することで、油圧モータ２０の運転も停止し、ガスタービン２が完全に停止する。

　次に、上述した構成の起動停止装置１の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
　図１に示すように、本実施の形態による起動停止装置１では、ガスタービン２の起動時において、油圧ポンプ１０で生成された油圧のうち高圧油貯蔵部５に導入された高圧油を油圧切替弁９の切り替えによって油圧モータ２０に導入することで伝達回転軸４の回転力を生成することができる。そして、油圧モータ２０で生成した回転力を伝達回転軸４に一体に設けられたガスタービン２に入力することで起動させることができる。
　そして、ガスタービン２が自立して定格運転となったときには、油圧モータ２０が高圧油貯蔵部５から低圧油貯蔵部６に連通するように油圧切替弁９を切り替えることにより、油圧モータ２０に低圧油が導入されて低圧になり、伝達回転軸４を駆動させるための回転力の生成が停止する。このとき、油圧モータ２０は、高圧状態から開放されるので、ガスタービン２から切り離された状態になる。

　また、ガスタービン２の停止時には、油圧切替弁９によって高圧油貯蔵部５と油圧モータ２０とが連通するように切り替えられ、油圧モータ２０に高圧油を導入して高圧状態とし、油圧モータ２０で回転力が生成されるようになる。つまり、伝達回転軸４を介して油圧モータ２０とガスタービン２とが接続するため、油圧ポンプ１０による圧力生成を停止することで、ガスタービン２の運転を停止することができる。

　このように、油圧切替弁９によって油圧モータ２０に導入される油圧を高圧と低圧に切り替えることで、油圧ポンプ１０および油圧モータ２０からなるターニングモータ系Ｔと、ガスタービン２を有する主機系Ｓと、を接続・切り離しすることができる。そのため、従来のようなＳＳＳクラッチを使用することがなく、機械的な係合に伴う衝撃を抑制することができる。
　また、回転制御部３０を設けることでガスタービン２の停止運転中に油圧切替弁９を切り替えたり、或いは高圧油貯蔵部５から油圧モータ２０へ導入される油圧（流量）を調整するよう制御し、伝達回転軸４の回転数を調整したりすることができる。そのため、上述した機械的な結合に伴う衝撃をより確実に抑えることができる。

　さらに、ガスタービン２の定格運転時に、ターニングモータ系Ｔを主機系Ｓから切り離すことが可能となるので、ガスタービン２の回転軸にかかる負荷を小さくすることができ、主機系Ｓの発電効率の向上を図ることができる。
　さらにまた、ガスタービン起動時のターニング運転の後に定格回転数まで増速するための起動モータを油圧モータ２０で使用できるようにしたことで、油圧モータ２０を油圧切替弁９で低圧に切り替え、回転力の生成を停止することが可能となる。そのため、従来の前記起動モータが不要となり、従来では起動モータを切り離せなかったものを切り離すことが可能となることから、さらに発電効率を向上させることができる。

　また、回転制御部３０によってガスタービン２の停止運転中に油圧切替弁９を切り替えたり、或いは高圧油貯蔵部５から油圧モータ２０へ導入される油圧を調整するよう制御し、伝達回転軸４の回転数を調整することができる。そのため、上述した機械的な結合に伴う衝撃をより確実に抑えることができる。

　また、油圧ポンプ１０で生成される油圧を導入することが可能なアキュムレータ１６が設けられているので、ガスタービン停止時の負荷系動力である回転力を油圧ポンプ１０に入力し、これによって生成された高圧油をアキュムレータ１６で蓄積しておくことができる。そのため、この蓄積された圧力を高圧油貯蔵部５に導入し、ガスタービン起動時の補助動力として利用することができる。そのため、ガスタービン起動時における油圧ポンプ１０に必要な起動力を抑えることができ、起動効率を高めることができる。

　また、本実施の形態による起動停止装置１では、ガスタービン２の停止運転中において、圧力制御部（トルク計測装置７およびモータ制御装置８）によって検出した伝達回転軸４のトルクに基づいて油圧ポンプ１０を制御して伝達回転軸４のトルクを調整することができるので、上述した機械的な結合に伴う衝撃をより確実に抑えることができる。

　さらに、回転歯車１１の回転に伴って複数の第１油圧シリンダ１３の第１伸縮軸１３Ａがピストン運動するので、複数の第１油圧シリンダ１３のそれぞれの高圧油を高圧油貯蔵部５に導入することで、高圧油貯蔵部５にはほぼ連続的に高圧油が供給され、高圧を維持することができる。
　また、複数の第１油圧シリンダ１３を高圧バルブ１４によって個別に制御することが可能となるので、細かな制御ができ、より一層安定したガスタービン２の起動・停止運転を行うことができる。
　さらにまた、第１油圧シリンダ１３が１つ故障しても、他のシリンダで対応することができるという利点がある。

　また、複数の第２油圧シリンダ２３を個別に制御することが可能となるので、回転本体２１の回転数に対して細かな制御ができ、より一層安定したガスタービン２の起動・停止運転を行うことができる。
　そして、第２油圧シリンダ２３が１つ故障しても、他のシリンダで対応することができるという利点がある。

　上述した本実施の形態によるガスタービン起動停止装置では、油圧切替弁９で油圧を調整することで、ガスタービン２（主機系Ｓ）を起動・停止させるためのターニングモータ系Ｔと主機系Ｓとの接続・切り離しを行うことができるので、その係合・離脱時の衝撃を抑えることができ、ガスタービン２の運転を安定させることができるという効果を奏する。
　また、ガスタービン２の定格運転時において、油圧モータ２０の回転力の生成を停止させることができ、切り離しができなかった従来の起動モータが不要となる。そのため、主機系Ｓに対して油圧モータ２０を切り離しすることが可能となるので、発電効率の向上を図ることができる。

　以上、本発明によるガスタービン起動停止装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

　例えば、図４に示すように、起動停止装置１は、油圧モータ２０が伝達回転軸４に設けられた減速機４１およびクラッチ４２を介してガスタービン２に連結された構成とすることも可能である。
　この場合、伝達回転軸４に減速機４１とクラッチ４２を設けることで、回転の安定性を高めることが可能となる。そのため、油圧ポンプ１０と油圧モータ２０で対応できる回転数やトルクの範囲を広げることができ、ターニングモータ系Ｔと主機系Ｓの負荷との結合動作を補完することが可能となる。とくに減速機４１を設けることで、油圧ポンプ１０での油圧生成に伴う脈動を抑えることができる。

　また、油圧ポンプ１０や油圧モータ２０の具体的な構成は、本実施の形態に限定されることはなく、適宜な構造のものを採用することが可能である。すなわち、上述した実施の形態の油圧ポンプ１０において、回転歯車１１の凹部１１Ａや凸部１１Ｂの形状、ピッチ、或いは第１油圧シリンダ１３の数量や位置等の構成を変更することは可能である。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。

　このガスタービン起動停止装置によれば、第２弁部で油圧を調整することで、ガスタービン（主機系）を起動・停止させるための圧力生成部および回転力生成部からなるターニングモータ系と主機系との接続・切り離しを行うことができる。そのため、ターニングモータ系と主機系の係合時の衝撃を抑えることができ、ガスタービンの運転を安定させることができる。

　１　起動停止装置（ガスタービン起動停止装置）
　２　ガスタービン
　３　発電機
　４　回転軸
　５　高圧油貯蔵部
　６　低圧油貯蔵部
　７　トルク計測装置
　８　モータ制御装置
　９　油圧切替弁（第２弁部）
　１０　油圧ポンプ（圧力生成部）
　１１　回転歯車（回転体）
　１２　始動モータ
　１３　第１油圧シリンダ（圧力生成シリンダ）
　１３Ａ　第１伸縮軸
　１４　高圧バルブ（第１弁部）
　１５　低圧バルブ（第１弁部）
　１６　アキュムレータ（油圧蓄積部）
　２０　油圧モータ（回転力生成部）
　２３　第２油圧シリンダ（回転軸生成シリンダ）
　２３Ａ　第２伸縮軸
　３０　回転制御部
　３１　回転数検出器
　３２　バルブ制御装置
　４１　減速機
　４２　クラッチ
　Ｃ１　歯車軸
　Ｃ２　モータ回転軸（回転中心軸）
　Ｓ　主機系
　Ｔ　ターニングモータ系

Claims

　ガスタービンと一体に回転する伝達回転軸と、
　所定の油圧を連続的に生成させる圧力生成部と、
　前記圧力生成部で生成された油圧が導入される高圧油貯蔵部と、
　前記圧力生成部で生成された油圧が導入されて、前記高圧油貯蔵部よりも低圧に設定された低圧油貯蔵部と、
　前記圧力生成部で生成された油圧を、前記高圧油貯蔵部及び低圧油貯蔵部のいずれか一方に導く第１弁部と、
　油圧によって前記伝達回転軸を回転させる回転力生成部と、
　前記高圧油貯蔵部と前記低圧油貯蔵部とのいずれかの油圧を前記回転力生成部に導入する第２弁部と、
　前記ガスタービンの回転数に基づいて、前記回転力生成部を制御する回転制御部と、
　を備えるガスタービン起動停止装置。
　前記圧力生成部には、生成される油圧を導入することが可能な油圧蓄積部が設けられ、
　前記ガスタービンの停止時の回転力を前記圧力生成部へ入力することによって生成される油圧が前記油圧蓄積部に導入される請求項１に記載のガスタービン起動停止装置。
　前記伝達回転軸のトルクに基づいて、前記圧力生成部を制御する圧力制御部が設けられている請求項１又は２に記載のガスタービン起動停止装置。
　前記回転力生成部は、前記伝達回転軸に設けられた減速機およびクラッチを介して前記ガスタービンに連結されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスタービン起動停止装置。
　前記圧力生成部は、
　始動モータによって回転するとともに、外周部に凹凸状の歯部が所定のピッチで滑らかに形成された歯車形状の回転体と、
　前記回転体の外周部に複数設けられ、回転する前記回転体の凸部に接触することで第１伸縮軸がピストン運動する油圧生成シリンダと、
　を備え、
　前記油圧生成シリンダの高圧油が前記高圧油貯蔵部に導入され、低圧油が前記低圧油貯蔵部へ導入される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン起動停止装置。
　前記回転力生成部は、
　回転中心軸を同一とする複数の回転本体と、
　前記回転本体同士を連結するとともに、前記回転中心軸に対して偏心して設けられた偏心軸と、
　前記回転中心軸回りに回転する前記偏心軸の回転軌跡の外周部に複数設けられた回転力生成シリンダと、
　を備え、
　前記回転力生成シリンダは、前記圧力生成部の油圧により第２伸縮軸を伸張させることで前記偏心軸を前記回転軌跡に沿って回転するように押し込む構成である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスタービン起動停止装置。