(57)【要約】【課題】ガスタービン２０の始動動作の熱遅れを緩和するシステム１０を提供する。【解決手段】該システムは、ガスタービン２０の圧縮機３０の上流に配設されており、かつそれに流体連結されているハウジング６０と、始動時に圧縮機３０から第１の給気を受け取り、該第１の給気をハウジング６０に送達する、圧縮機３０の後部３３およびハウジング６０に連結されている第１のシステム７０と、圧縮機３０の中間部３２から第２の給気を除去し、第１のシステム７０の始動に先立って、第２の給気を第１のシステム７０に送達する、第１のシステム７０に結合されている第２のシステム８０とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン（２０）の始動動作の熱遅れを緩和するシステム（１０）であって、
前記ガスタービン（２０）の圧縮機（３０）の上流に配設されており、それに流体連結されているハウジング（６０）と、
始動時に前記圧縮機（３０）から第１の給気を受け取り、前記第１の給気を前記ハウジング（６０）に送達する、前記圧縮機（３０）の後部（３３）および前記ハウジング（６０）に連結されている第１のシステム（７０）と、
前記圧縮機（３０）の中間部（３２）から第２の給気を除去し、前記第１のシステム（７０）の始動に先立って、前記第２の給気を前記第１のシステム（７０）に送達する、前記第１のシステム（７０）に結合されている第２のシステム（８０）と
を含む、システム（１０）。
【請求項２】
前記ハウジング（６０）がフィルタハウジングを含み、前記第１のシステム（７０）が連結されている吸気口（６１）と、前記フィルタハウジングが前記圧縮機（３０）と流体連通する際の経路である排気口（６２）とを具備する、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記第１のシステム（７０）が、前記第１のシステム（７０）の始動に先立って、前記第２の給気により温められる配管を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記第１のシステム（７０）が入口抽気熱（ＩＢＨ）システムを含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記第２のシステム（８０）が、前記第２の給気を前記圧縮機（３０）の前記中間部（３２）の複数の軸方向位置（８３、８４）から除去し、前記中間部（３２）が前記後部（３３）の前方に配置されている、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記第２のシステム（８０）が段間抽気システムを含む、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記第２の給気が、前記第１のシステム（７０）経由で前記ハウジング（６０）に送達される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記第２の給気が、前記第１のシステム（７０）経由で、前記ガスタービン（２０）を取り巻く雰囲気へ放出される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項９】
圧縮機（３０）と、前記圧縮機（３０）の上流に配設されており、それに流体連結されているハウジング（６０）とを含む、ガスタービンの始動動作の熱遅れを緩和するシステム（１０）であって、
その第１の端部（７１）で前記圧縮機（３０）の後部（３３）の抽出点に、その第２の端部（７２）で前記ハウジング（６０）に連結されており、始動時に前記圧縮機（３０）から第１の給気を受け取り、前記第１の給気を前記ハウジング（６０）に送達する、入口抽気熱（ＩＢＨ）システム（７０）と、
その前記第１の端部（７１）に隣接した前記ＩＢＨシステム（７０）に結合されており、前記圧縮機（３０）の前記後部（３３）の前方にある、その中間部（３２）から第２の給気を除去し、前記ＩＢＨシステム（７０）の始動に先立って、前記抽出点に隣接した前記ＩＢＨシステム（７０）に前記第２の給気を送達する、段間抽気システム（８０）と
を含む、システム（１０）。
【請求項１０】
圧縮機（３０）と、前記圧縮機（３０）の上流に配設されており、それに流体連結されているハウジング（６０）とを含む、ガスタービン（２０）の始動動作の熱遅れを緩和する方法であって、
前記圧縮機（３０）の動作を開始するステップと、
前記圧縮機（３０）の中間部（３２）から加温空気を除去するステップと、
その第１の端部（７１）で前記圧縮機（３０）の後部（３３）に、その第２の端部（７２）で前記ハウジング（６０）に連結されている、前記第１の端部（７１）に隣接した入口抽気熱（ＩＢＨ）システム（７０）に前記加温空気を送達するステップと、
前記圧縮機（３０）から高温給気を受け取り、前記高温給気を前記ハウジング（６０）に送達するために、前記ＩＢＨシステム（７０）を始動するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、入口抽気熱（ＩＢＨ：ｉｎｌｅｔ  ｂｌｅｅｄ  ｈｅａｔ）システムと圧縮機段間抽気とを使用するガスタービンにおける熱遅れの緩和に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含むガスタービンでは、始動抽気または段間抽気が圧縮機から除去されて、始動動作中に圧縮機負荷を制御し、タービンの下流でガスタービンの排気中に放出される。また、圧縮機の後部から熱気を除去し、次に圧縮機による再循環の目的で、該熱気を圧縮機の上流にあるフィルタハウジングへ送達するために、ＩＢＨシステムは、始動動作の最終段階でも使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、ＩＢＨシステムは比較的大量の配管、弁、マニホルド等を含み、それらはすべて、通常は金属である。したがって、ＩＢＨシステムが冷えている場合、ＩＢＨシステムを始動すると、ＩＢＨシステムが温まるのに相当な時間を要する可能性があり、ＩＢＨシステムが圧縮機流から熱を吸収する間に、圧縮機空気の入口温度が経時的に変化する。いくつかのユニットでは、冷えたＩＢＨシステムを始動したら、圧縮機の吸気が定常温度に到達するのに３０分近くを要する可能性がある。この問題は、ガスタービンが極度に寒い環境に置かれた場合により顕著になる。これらの場合には、熱遅れを考慮して始動予定を修正しなければならない可能性があるため、制御の複雑さが、折返し性能の低下に伴って増大することは避けられない。実際、最近では、ＩＢＨシステムにおける熱遅れを考慮しなければならないという点で、制御戦略が著しく阻まれることが分かっている。
【０００４】
付加的な問題として、始動抽気が排気流中に再導入されると、排気流中で混合不足があることが認められている。この混合不足は、結果的に、好ましくない傾向がある、例えば関連する熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ：ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｔｅａｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）における温度勾配をもたらす。また、ＩＢＨシステムの多段化および始動抽気は、燃焼器内で望ましくない一時的な気流変化を生じさせる傾向がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によると、ガスタービンの始動動作の熱遅れを緩和するシステムが提供され、該システムは、ガスタービンの圧縮機の上流に配設されており、かつそれに流体連結されているハウジングと、始動時に圧縮機から第１の給気を受け取り、該第１の給気をハウジングに送達する、圧縮機の後部およびハウジングに連結されている第１のシステムと、圧縮機の中間部から第２の給気を除去し、第１のシステムの始動に先立って、該第２の給気を第１のシステムに送達する、第１のシステムに結合されている第２のシステムとを含む。
【０００６】
本発明の別の態様によると、圧縮機と、圧縮機の上流に配設されており、かつそれに流体連結されているハウジングとを含む、ガスタービンの始動動作の熱遅れを緩和するシステムが提供され、該システムは、その第１の端部で圧縮機の後部の抽出点に、その第２の端部でハウジングに連結されており、かつ始動時に圧縮機から第１の給気を受け取り、該第１の給気をハウジングに送達する、入口抽気熱（ＩＢＨ）システムと、その第１の端部に隣接したＩＢＨシステムに結合されており、圧縮機の後部の前方にある中間部から第２の給気を除去し、ＩＢＨシステムの始動に先立って、抽出点に隣接したＩＢＨシステムに該第２の給気を送達する、段間抽気システムとを含む。
【０００７】
本発明のさらに別の態様によると、圧縮機と、圧縮機の上流に配設されており、かつそれに流体連結されているハウジングとを含む、ガスタービンの始動動作の熱遅れを緩和する方法が提供され、該方法は、圧縮機の動作を開始するステップと、圧縮機の中間部から加温空気を除去するステップと、第１の端部で圧縮機の後部に連結されており、その第２の端部でハウジングに連結されている、その第１の端部に隣接した入口抽気熱（ＩＢＨ）システムに、加温空気を送達するステップと、圧縮機から高温給気を受け取り、該高温給気をハウジングに送達するためにＩＢＨシステムを始動するステップとを含む。
【０００８】
これらおよび他の利点および特徴は、以下の添付図面と併せて説明される記載からより明らかになるであろう。
【０００９】
本発明と見做される対象は、明細書の最後の特許請求の範囲において、詳細に指摘され、明確に記載されている。本発明の前述および他の特徴、および利点は、添付図面と併せて説明される以下の詳細な記載から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による例示的ガスタービンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な記載は、図面に関連した例として、利点および特徴と共に本発明の実施形態を説明している。
【００１２】
図１を参照すると、ガスタービン２０の始動動作の熱遅れを緩和するシステム１０が提供されている。ガスタービン２０は種々の構造および構成を有していてもよいが、一般に、吸気が中で圧縮され加熱される圧縮機３０と、燃焼動作のために圧縮機３０から圧縮加熱空気を受け取る、圧縮機３０の下流にある燃焼器４０と、燃焼器４０内での燃焼により駆動されるタービン翼が回転し、動力を生成する、燃焼器４０の下流にあるタービン５０とを含む。タービン５０から排気が放出され、多くの場合、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に方向付けられる。該熱回収蒸気発生器では、排気の熱が蒸気発生に使用され、それにより、さらに動力を生成する。
【００１３】
システム１０は、圧縮機３０の上流に配設されており、かつそれに流体連結されているハウジング６０を含む。第１のシステム７０は、その第１の端部７１で圧縮機３０の後部３３の抽出点（第１のシステム７０と圧縮機３０との共通部分に配置されている）に連結されており、その第２の端部７２でハウジング６０に連結されている。始動時、第１のシステム７０は、高温給気などの第１の給気を圧縮機３０から受け取り、該第１の給気をハウジング６０に送達する。
【００１４】
第２のシステム８０は、第１のシステム７０の第１の端部７１に結合されている。第２のシステム８０は、圧縮機３０の中間部３２から、加温給気などの第２の給気を除去し、第１のシステム７０の始動に先立って、該第２の給気を第１のシステム７０に送達する。ある実施形態では、第２の給気は、圧縮機３０の後部３３の抽出点に隣接した、第１のシステム７０の第１の端部７１に送達される。
【００１５】
このようにして、配管、弁、マニホルド等を含む第１のシステム７０は、第２の給気の加温空気により温められる。このように、その始動後に第１のシステム７０が温まる必要から生じる熱遅れは緩和され、比較的温かいまたは高温の空気が、その始動後比較的速やかに、第１のシステム７０によりハウジング６０に送達され得る。さらに、第１のシステム７０は全般的に断熱性が高いので、加温空気によりそこにもたらされた温かさは、比較的長時間維持される。さらに、第１のシステム７０および第２のシステム８０の各々の始動は、圧縮機３０で生じる一時的な気流変化の傾向を実質的に低減するなどの方法で、多段化されてもよい。
【００１６】
ハウジング６０は、フィルタハウジングまたは他の適切なハウジング構成を含んでもいてもよい。どのような場合でも、ハウジング６０は、第１のシステム７０の第２の端部７２が連結されており、かつ雰囲気からの吸気がガスタービン１０に進入する際に入る吸気口６１をさらに含んでいてもよい。さらに、ハウジング６０はまた、ハウジング６０が圧縮機３０の吸気口３１と流体連通する際の経路である排気口６２を含んでいてもよい。
【００１７】
第１のシステム７０は、前述の通り、比較的大量の配管、弁、マニホルド等を含む入口抽気熱（ＩＢＨ）システムを含み得る。この場合、ＩＢＨシステムは、ガスタービン１０がその定格回転数の事前に選択した割合、例えばその定格回転数の約９５％で動作する場合に始動し得る。当然、前述の通り、ＩＢＨシステムの始動は、国内要件および／または現行要件に基づく種々のガスタービン１０の動作速度で実施されてもよい。
【００１８】
図１に示されている通り、第２のシステム８０は、ブランチ８１および８２などの複数のブランチと共に構成されてもよく、圧縮機３０の中間部３２の複数の軸方向位置８３および８４から第２の給気を除去する。圧縮機３０の中間部３２は、圧縮機３０の種々の軸方向位置に配置されてもよいが、中間部３２は、圧縮機３０の軸に沿って、圧縮機３０の後部３３の略前方にあることが分かる。
【００１９】
第２のシステム８０は、圧縮機３０の圧縮機負荷を制御するために圧縮機３０の中間部３２から第２の給気を除去するように構成されている、始動抽気システム、またはむしろ段間抽気システムを含み得る。段間抽気システムは、ガスタービン１０が０から少なくともその定格回転数の事前に選択した割合まで、例えば同じくその定格回転数の少なくとも約９５％で動作する場合に、動作し得る。また、当然、段間抽気システムの動作は、国内要件および／または現行要件に基づく種々のガスタービン１０の動作速度で実施されてもよい。
【００２０】
さらに、ＩＢＨシステムと段間抽気システムとが各々始動および／または動作停止する、ガスタービン１０の各動作速度が類似している場合、本発明の実施形態に従って、システムの始動／動作停止の多段化は、圧縮機３０内で生じる一時的な気流変化の傾向を実質的に低減するように構成されてもよい。
【００２１】
第１のシステム７０に送達されると、第２の給気は、第１のシステム７０の第２の端部７２を経由して第１の配管９０により、ハウジング６０に、例えば吸気口６１の所に送達されてもよい。代替の実施形態では、第２の給気は、第２の配管１００によりガスタービン１０を取り巻く雰囲気へ放出されてもよい。
【００２２】
本発明の別の実施形態によると、圧縮機３０と、圧縮機３０の上流に配設されており、かつそれに流体連結されているハウジング６０とを含む、ガスタービン１０の始動動作の熱遅れを緩和する方法が提供される。本方法は、圧縮機３０の動作を開始するステップと、圧縮機３０の中間部３２から加温空気を除去するステップと、第１の端部７１で圧縮機３０の後部３３に連結されており、その第２の端部７２でハウジング６０に連結されている、その第１の端部７１に隣接した入口抽気熱（ＩＢＨ）システムに加温空気を送達するステップと、圧縮機３０から高温給気を受け取り、該高温給気をハウジング６０に送達するために、ＩＢＨシステムを始動するステップとを含む。
【００２３】
加温空気は、ハウジング６０に、またはあるいはガスタービン１０を取り巻く雰囲気に、送達されてもよい。また、圧縮機３０の中間部３２からの加温空気の除去、およびＩＢＨシステムの始動は、ガスタービン１０が０からその定格回転数の少なくともおよそ事前に選択した割合で動作する場合に、各々実行される。
【００２４】
本発明をほんの限られた数の実施形態に関連して詳細に記載したが、本発明がそのような開示された実施形態に限定されないことは容易に分かるはずである。むしろ、本発明は、前述されていないが本発明の精神および範囲に見合うあらゆる変形、変更、置換、または等価の構造を組み込むように修正することができる。さらに、本発明の種々の実施形態を記載してきたが、本発明の態様が、記載した実施形態の一部のみを含んでもいてもよいことは言うまでもない。したがって、本発明は、前述の説明により限定されると見做されるべきではないが、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２５】
１０  システム
２０  ガスタービン
３０  圧縮機
３１  吸気口
３２  中間部
３３  後部
４０  燃焼器
５０  タービン
６０  ハウジング
６１  吸気口
６２  排気口
７０  第１のシステム
７１  第１の端部
７２  第２の端部
８０  第２のシステム
８１  ブランチ
８２  ブランチ
８３  軸方向位置
８４  軸方向位置
９０  第１の配管
１００  第２の配管
【図１】
2010164050.tif 000003