(57)【要約】【課題】ガスタービン停止時において、キャットバック防止に必要な運転操作を速やかに実施することができるガスタービンを提供すること。【解決手段】圧縮機１１の吐出側から分岐した分岐流路４２に接続され、空気を導入して昇圧する圧縮機１１から独立した運転が可能な昇圧装置４０と、昇圧装置４０で昇圧された圧縮空気をタービン１３の静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路５０へ導く温度調整媒体供給流路４３と、タービン冷却媒体流路５０を通過した圧縮空気を吐出側へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路４４とを備え、ガスタービン停止時に昇圧装置４０を運転し、タービン１３内に残留する高温ガスを排出する換気冷却系統が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンにおいて、
前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、温度調整媒体を導入して昇圧する前記圧縮機から独立した運転が可能な昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体を前記タービンの静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路へ導く温度調整媒体供給流路と、前記タービン冷却媒体流路を通過した前記昇圧温度調整媒体を前記吐出側流路へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路とを備え、
ガスタービン停止時に前記昇圧手段を運転し、前記タービン内に残留する高温ガスを排出する換気冷却系統が設けられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記換気冷却系統は、前記温度調整媒体供給流路から分岐するとともに流路開閉手段が設けられた排気流路と、該排気流路の分岐位置より下流側となる前記温度調整媒体供給流路に設けられた流路開閉手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記換気冷却系統は、前記分岐流路から分岐するとともに流路開閉手段が設けられた排気流路排気流路を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項４】
圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンにおいて、
前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、温度調整媒体を導入して昇圧する前記圧縮機から独立した運転が可能な昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体を前記タービンの静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路へ導く温度調整媒体供給流路と、前記タービン冷却媒体流路を通過した前記昇圧温度調整媒体を前記吐出側流路へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路とを備え、
ガスタービン停止時に前記昇圧手段を運転し、前記タービン冷却媒体流路内に前記昇圧温度調整媒体を流すことを特徴とするガスタービン。
【請求項５】
圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンの停止時運転方法であって、
ガスタービンの停止時に、
前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、前記圧縮機から独立して運転可能な昇圧手段が温度調整媒体を導入して昇圧する過程と、
前記昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体が、温度調整媒体供給流路、タービン冷却媒体流路及び温度調整媒体戻し流路を経て前記吐出側流路へ戻る過程と、
前記吐出側流路から前記燃焼器及び前記タービンを通過して大気へ排気される過程とを備えていることを特徴とするガスタービンの停止時運転方法。
【請求項６】
圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンの停止時運転方法であって、
ガスタービンの停止時に、
前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、前記圧縮機から独立して運転可能な昇圧手段が温度調整媒体を導入して昇圧する過程と、
前記昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体が、温度調整媒体供給流路、タービン冷却媒体流路及び温度調整媒体戻し流路を経て前記吐出側流路へ戻る過程と、
前記吐出側流路から前記分岐流路を通って前記昇圧手段に吸い込まれる過程とを備えていることを特徴とするガスタービンの停止時運転方法。
【請求項７】
圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンの停止時運転方法であって、
ガスタービンの停止時に、ガスタービン停止期間が長い場合に請求項５記載の停止時運転方法を選択し、ガスタービン停止期間が短い場合に請求項６記載の停止時運転方法を選択することを特徴とするガスタービンの停止時運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン及びその停止時運転方法に係り、特に、ガスタービン停止時におけるキャットバック防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機により圧縮されて高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気は燃焼器に供給され、燃焼器内では、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・高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、圧縮機に接続されたタービンを駆動するので、たとえばガスタービンの出力軸側に発電機を連結すれば、ガスタービンにより発電機を駆動して発電を行うことができる。
【０００３】
このようなガスタービンにおいては、アクティブクリアランスコントロール（以下、ＡＣＣと称する）システムにより、運転状態に応じて変化する温度や遠心力の影響を受けて変動するチップクリアランスを最小に制御し、回転部／静止部間の干渉防止及び運転の高効率化を図っている。
一般に、チップクリアランスを制御しないガスタービンにおいては、チップクリアランスが最小となる位置は定格運転時ではなく起動時となる。そこで、ＡＣＣシステムでは、ガスタービンを起動する前の段階でチップクリアランスに影響を及ぼす静止系部品を暖めることによって、チップクリアランスが最小となる運転状態を定格運転時に設定する。すなわち、ＡＣＣシステムは、図７に示すように、ガスタービンを起動する前にタービン静止部を暖めてクリアランスを予め広げておき、定格運転時にはタービン静止部の温度を調整することによって、定格運転時に最小のクリアランスを実現して運転効率を確保する手法である。
【０００４】
ところで、上述したＡＣＣシステムによるガスタービンの運転は、下記の５つの状態に大別することができる。
（１）起動直前
ＡＣＣシステムを行うため、タービン静翼側の静止系部品に温度調整媒体を流して暖め、伸びを大きくして翼環等の静止部と回転部である動翼との間にあるクリアランスを広げる。
（２）起動中（負荷を上げている途中）
起動中にクリアランスがなくならないよう（静止部と回転部とが接触しないよう）に、起動直前と同様に静止系部品を暖め続ける。
（３）定格運転時
静止系部品を流れる温度調整媒体の状態（温度等）を変えることにより、静止部と回転部との間のクリアランスを最小とする。
（４）停止中（負荷を下げている途中）
停止時にクリアランスがなくならないよう（静止部と回転部とが接触しないよう）に、起動直前と同様に静止系部品を暖め続ける。
（５）停止時
キャットバックを防止するために、ガスタービン内部に残った高温のガスをガスタービン外部に排出する。また、キャットバックを防止するため、静止系部品に温度調整媒体を流してガスタービン内部に残ったガスの分布をなくす。
【０００５】
このように、ＡＣＣシステムによりガスタービンを停止する場合、キャットバックの問題が指摘されている。このキャットバックは、ガスタービン停止時において、温度差によりガスタービンが反り返る現象のことである。すなわち、運転時はガスタービン内部が高温になっているため、停止後もガスタービン内部に温度成層が生じるので、ガスタービン上部（高温）とガスタービン下部（低温）との間には温度差が形成される。この結果、ガスタービンの上部と下部との間では伸び量に差を生じるため、ガスタービン全体が猫背のように反り返ることとなる。
【０００６】
このようなキャットバックを防止する従来技術としては、上下の温度差を小さくするため、車室ケーシングの上部にノズルを設け、車室内壁面の上部に向けて冷却用の空気を流すものがある。（たとえば、特許文献１参照）
また、車室下部部と車室上部に開口部を設け、ポンプを用いて車室内を空気循環させるものがある。（たとえば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００５−１７１４５５号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、たとえば発電機を駆動するガスタービンは、日中及び夜間の電力需要変動に対応するため、ＤＳＳ（Daily Start and Stop）運転が行われている。すなわち、このようなＤＳＳ運転では、ガスタービンの運転・停止が頻繁に行われるので、キャットバック防止に必要な運転操作を速やかに完了することが望まれる。また、ＤＳＳ運転を行うガスタービンの場合、起動に要する時間も短時間であることが望ましい。さらに、キャットバック防止に必要となる付帯設備についても、最小限に抑えることが望ましい。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガスタービン停止時において、キャットバック防止に必要な運転操作を速やかに実施することができるガスタービン及びその停止時運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るガスタービンは、圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンにおいて、前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、温度調整媒体を導入して昇圧する前記圧縮機から独立した運転が可能な昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体を前記タービンの静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路へ導く温度調整媒体供給流路と、前記タービン冷却媒体流路を通過した前記昇圧温度調整媒体を前記吐出側流路へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路とを備え、ガスタービン停止時に前記昇圧手段を運転し、前記タービン内に残留する高温ガスを排出する換気冷却系統が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
このようなガスタービンによれば、圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、温度調整媒体を導入して昇圧する圧縮機から独立した運転が可能な昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体をタービンの静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路へ導く温度調整媒体供給流路と、タービン冷却媒体流路を通過した昇圧温度調整媒体を吐出側流路へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路とを備え、ガスタービン停止時に昇圧手段を運転し、タービン内に残留する高温排ガスを排出する換気冷却系統が設けられているので、ガスタービン停止時には、タービン内に残留している高温ガスが強制的に大気へ放出されて速やかに換気冷却される。
【００１０】
上記の発明において、前記換気冷却系統は、前記温度調整媒体供給流路から分岐するとともに流路開閉手段が設けられた排気流路と、該排気流路の分岐位置より下流側となる前記温度調整媒体供給流路に設けられた流路開閉手段とを備えていることが好ましい。
また、上記の発明において、前記換気冷却系統は、前記分岐流路から分岐するとともに流路開閉手段が設けられた排気流路排気流路を備えていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るガスタービンは、圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンにおいて、前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、温度調整媒体を導入して昇圧する前記圧縮機から独立した運転が可能な昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体を前記タービンの静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路へ導く温度調整媒体供給流路と、前記タービン冷却媒体流路を通過した前記昇圧温度調整媒体を前記吐出側流路へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路とを備え、ガスタービン停止時に前記昇圧手段を運転し、前記タービン冷却媒体流路内に前記昇圧温度調整媒体を流すことを特徴としている。
【００１２】
このようなガスタービンによれば、圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、温度調整媒体を導入して昇圧する圧縮機から独立した運転が可能な昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体をタービンの静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路へ導く温度調整媒体供給流路と、タービン冷却媒体流路を通過した昇圧温度調整媒体を吐出側流路へ導いて合流させる温度調整媒体戻し流路とを備え、ガスタービン停止時に昇圧手段を運転し、タービン冷却媒体流路内に昇圧温度調整媒体を流すので、ガスタービン停止時には、タービン冷却媒体流路内を昇圧温度調整媒体が循環するように流れ、ガスタービン内部の温度分布を略均一化することができる。
【００１３】
本発明に係るガスタービンの停止時運転方法は、圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンの停止時運転方法であって、ガスタービンの停止時に、前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、前記圧縮機から独立して運転可能な昇圧手段が温度調整媒体を導入して昇圧する過程と、前記昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体が、温度調整媒体供給流路、タービン冷却媒体流路及び温度調整媒体戻し流路を経て前記吐出側流路へ戻る過程と、前記吐出側流路から前記燃焼器及び前記タービンを通過して大気へ排気される過程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
このようなガスタービンの停止時運転方法によれば、ガスタービンの停止時に、圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、圧縮機から独立して運転可能な昇圧手段が温度調整媒体を導入して昇圧する過程と、昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体が、温度調整媒体供給流路、タービン冷却媒体流路及び温度調整媒体戻し流路を経て吐出側流路へ戻る過程と、吐出側流路から燃焼器及びタービンを通過して大気へ排気される過程とを備えているので、ガスタービン停止時には、タービン内に残留している高温ガスを強制的に大気へ放出し、速やかに換気冷却することができる。
【００１５】
本発明に係るガスタービンの停止時運転方法は、圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンの停止時運転方法であって、ガスタービンの停止時に、前記圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、前記圧縮機から独立して運転可能な昇圧手段が温度調整媒体を導入して昇圧する過程と、前記昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体が、温度調整媒体供給流路、タービン冷却媒体流路及び温度調整媒体戻し流路を経て前記吐出側流路へ戻る過程と、前記吐出側流路から前記分岐流路を通って前記昇圧手段に吸い込まれる過程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
このようなガスタービンの停止時運転方法によれば、ガスタービンの停止時に、圧縮機の吐出側流路から分岐する分岐流路に接続され、圧縮機から独立して運転可能な昇圧手段が温度調整媒体を導入して昇圧する過程と、昇圧手段で昇圧された昇圧温度調整媒体が、温度調整媒体供給流路、タービン冷却媒体流路及び温度調整媒体戻し流路を経て吐出側流路へ戻る過程と、吐出側流路から分岐流路を通って昇圧手段に吸い込まれる過程とを備えているので、ガスタービン停止時には、タービン冷却媒体流路内を昇圧温度調整媒体が循環するように流れ、ガスタービン内部の温度分布を略均一化することができる。
【００１７】
本発明に係るガスタービンの停止時運転方法は、圧縮機で圧縮された圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るように構成されているガスタービンの停止時運転方法であって、ガスタービンの停止時に、ガスタービン停止期間が長い場合に請求項５記載の停止時運転方法を選択し、ガスタービン停止期間が短い場合に請求項６記載の停止時運転方法を選択することを特徴とするものである。
【００１８】
このようなガスタービンの停止時運転方法によれば、ガスタービンの停止時に、ガスタービン停止期間が長い場合に請求項５記載の停止時運転方法を選択し、ガスタービン停止期間が短い場合に請求項６記載の停止時運転方法を選択するので、たとえばＤＳＳ運転のようにガスタービン停止期間が短い場合には、請求項６記載の停止時運転方法を選択することでタービン内部を比較的高い温度で略均一に維持し、起動時の暖機運転時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、ガスタービン停止時において、タービン内部の高温ガスを大気に放出したり、あるいは、タービン内部の温度分布を略均一に保つことにより、キャットバック防止に必要な運転操作を確実かつ速やかに実施することができる。
特に、タービン冷却媒体流路内を昇圧温度調整媒体が循環するように流し、タービン内部の温度分布を略均一に保つと、ＤＳＳ運転のようにガスタービンの運転・停止が頻繁に行われる場合であっても、キャットバック防止に必要な運転操作を速やかに完了するとともに、起動時の暖機運転時間を短縮することができる。
【００２０】
また、キャットバック防止に必要となる付帯設備についても、昇圧手段等をクローズド冷却に用いたブーストアップ用の昇圧手段と共用して有効利用すれば、付帯設備の付加を最小限に抑えて、すなわち、新たに設備を付加することなくキャットバックの防止が可能なＡＣＣシステムのコントロールを実施して、安定したガスタービンの運転停止を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るガスタービン及びその起動時制御方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態に係るガスタービンを示す概略図、図２はガスタービンの概略構成を示す断面図、図３はガスタービンのタービン部を示す概略構成図である。なお、図示の実施形態では、発電機を駆動して発電するガスタービンについて説明するが、これに限定されるものではない。
【００２２】
図示のガスタービン１０は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３とにより構成され、このタービン１３には発電機１４が連結されている。この圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８とが交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド１９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、バーナで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２０内に複数の静翼２１と動翼２２とが交互に配設されている。
【００２３】
タービン１３のタービン車室２０には、排気室２３が連続して設けられており、この排気室２３は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２４を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室２３の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２５が位置しており、圧縮機１１側の端部が軸受部２６により回転自在に支持される一方、排気室２３側の端部が軸受部２７により回転自在に支持されている。そして、このロータ２５に複数のディスクプレートが固定され、各動翼１８，２２が連結されるとともに、排気室２３側の端部に発電機１４の駆動軸が連結されている。
【００２４】
従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気は、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮することで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器１２において、この圧縮空気に対して供給された所定量の燃料が燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスは、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２とを通過することでロータ２５を駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４に回転動力を付与することで発電を行う一方、排気ガスは排気室２３の排気ディフューザ２４で静圧に変換されてから大気に放出される。
【００２５】
このように、圧縮機１１により圧縮された圧縮空気に燃焼器１２で燃料を供給して燃焼させ、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給することで回転駆動力を得るように構成されているガスタービン１０には、たとえば図１に示すように、停止中の圧縮機１１を介して、あるいは、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気して昇圧する昇圧装置４０が設けられている。
図１において、負荷を定格運転まで上げていく起動中、定格運転時及び停止するまで負荷を下げていく停止中には圧縮機１１により圧縮された圧縮空気が圧縮空気供給流路２８を通って燃焼器１２へ供給され、燃焼器１２で発生した燃焼ガスは、ケーシング内の排出流路２９を通ってタービン１３へ供給される。なお、図中の符号３０は燃料供給流路である。
【００２６】
この昇圧装置４０は、後述する温度調整媒体（加熱媒体または冷却媒体）として用いられる空気を昇圧するための昇圧手段であり、たとえば圧縮機やブロア等が用いられる。また、この昇圧装置４０は、専用の電動機４１を備えており、空気を導入して昇圧する圧縮機１１から独立した運転が可能である。なお、この昇圧装置４０については、たとえば定格運転時等に燃焼器冷却用の空気を圧縮して供給するもの（クローズド冷却に用いるブーストアップ用昇圧装置）と共用することが望ましい。
昇圧装置４０の吸込側は、車室内に形成される圧縮空気供給流路２８から分岐した分岐流路４２に接続され、吐出側は温度調整媒体供給流路４３に接続されている。この温度調整媒体供給流路４３は、タービン１３の静止系部品内に設けられているタービン冷却媒体流路５０へ圧縮空気（昇圧温度調整媒体）を導く流路である。
【００２７】
タービン冷却媒体流路５０は、たとえば図３に示すように、タービン車室２０と、静翼２１と、翼環３１とを連通する流路であり、特に、動翼２２の先端部と対向する位置にあり、チップクリアランスに影響を及ぼす静止側部品の翼環３１に圧縮空気を流すことで、冷却や加熱による温度調整に使用される。翼環３１は、動翼２２の外周側を取り囲むようにしてタービン車室２０に取り付けられている部材である。
【００２８】
すなわち、このタービン冷却媒体流路５０は、ガスタービン１０の定格運転時等において、相対的に温度の低い圧縮空気を流すことにより、静翼２１を冷却した上で翼環３１を冷却する構造となる。また、このタービン冷却媒体流路５０は、ガスタービン１０の起動直前準備、起動中及び停止中において、相対的に温度の高い圧縮空気を流すことにより、静翼２１及び翼環３１を加熱して暖める構造となる。従って、このタービン冷却媒体流路５０は、ＡＣＣシステムにおいて静止系部品の冷却及び加熱に利用することができる。なお、図中の符号３１ａは、翼環３１の全周にわたって設けられた翼環内流路である。
タービン冷却媒体流路５０を通過した圧縮空気は、温度調整媒体戻し流路４４を通って圧縮空気供給流路２８へ合流した後、この圧縮空気供給流路２８を通って燃焼器１２へ流入する。
【００２９】
従って、昇圧装置４０は、ガスタービン１０の停止時に運転されることにより、タービン１３の内部に残留する高温ガスを排出して換気冷却を行うことができる。以下、ガスタービン１０の停止時におけるタービン１３内部の高温ガスを換気して冷却するための換気冷却系統について説明する。
ガスタービン１０の停止時には、タービン１３に接続された圧縮機１１も停止した状態にあるので、圧縮機１１から独立した運転が可能な昇圧装置４０を起動すると、分岐流路４２から吸い込んだ空気が昇圧されて圧縮空気となり、温度調整媒体流路４３へ流出する。
【００３０】
この圧縮空気は、温度調整媒体流路４３、タービン冷却媒体流路５０及び温度調整媒体戻し流路４４を通って圧縮空気供給流路２８に流入する。圧縮空気供給流路２８に流入した圧縮空気は、燃焼器１２側に流れる。
燃焼器１２側へ流れた圧縮空気は、燃焼器１２及びタービン１３を通過して大気へ放出される。このとき、燃焼器１２及びタービン１３内へ残留している高温のガスは、圧縮空気に押し出されるようにして大気へ流出する。
【００３１】
従って、ガスタービン１０の停止時に昇圧装置４０を運転することにより、昇圧装置４０で昇圧された圧縮空気がタービン内に残留している高温ガスを強制的に大気へ放出し、速やかな換気冷却を行うための換気冷却系統が形成される。すなわち、換気冷却系統を流れる圧縮空気は、昇圧装置４０から流出して温度調整媒体流路４３、タービン冷却媒体流路５０及び温度調整媒体戻し流路４４を通り、さらに、圧縮空気供給流路２８から燃焼器１２及びタービン１３を通過して大気へ放出されることにより、燃焼器１２及びタービン１３内に残留している高温のガスを換気して冷却する。
【００３２】
本実施形態のガスタービン１０においては、ガスタービン１０の停止時に、下記のような運転方法によりガスタービン内部を換気冷却してキャットバックを防止している。
すなわち、ガスタービン１０の停止時にタービン１３内に残留している高温ガスを強制的に大気へ放出し、速やかに換気冷却するため、圧縮機１０の圧縮空気供給流路２８から分岐する分岐流路４２に接続され、圧縮機１０から独立して運転可能な昇圧装置４０が空気を導入して昇圧する過程と、昇圧装置で昇圧された圧縮空気が、温度調整媒体供給流路４３、タービン冷却媒体流路５０及び温度調整媒体戻し流路４４を経て圧縮空気供給流路２８へ戻る過程と、圧縮空気供給流路２８から燃焼器１２及びタービン１３を通過して大気へ排気される過程を備えている。
【００３３】
また、上述した換気冷却系統については、たとえば図４や図５に示すような変形例を採用してもよい。
図４に示す第１変形例の換気冷却系統は、温度調整媒体供給流路４３から分岐するとともに、流路開閉手段の第１開閉弁６０が設けられている排気流路６１と、この排気流路６１が分岐する位置より下流側となる位置の温度調整媒体供給流路４３に流路開閉手段として設けられている第２開閉弁６２とを備えている。
【００３４】
このように構成された換気冷却系統では、ガスタービン１０の停止時に昇圧装置４０を起動する際、第１開閉弁６０を開とし、第２開閉弁６２を閉とする。なお、ガスタービン１０の停止時以外においては、第１開閉弁６０を閉とし、第２開閉弁６２を開とする。
上述した状態でガスタービン１０の停止時に昇圧装置４０を運転すると、昇圧装置４０で昇圧された圧縮空気が排気流路６１から大気へ放出される。このとき、昇圧機４０の吸入側が負圧となり、タービン１３内に残留している高温ガスを強制的に吸引して大気へ放出するので、速やかな換気冷却を行うことができる。すなわち、この場合の換気冷却系統は、高温のガスがタービン１３内から排出流路２９、燃焼器１２及び圧縮空気供給流路２８を通って分岐流路４２へ逆流し、昇圧装置４０で昇圧された後、温度調整媒体流路４３から第１開閉弁６０を開とした排気流路６１を通って大気へ放出されるものとなる。
【００３５】
図５に示す第２変形例の換気冷却系統は、分岐流路４２から分岐するとともに、流路開閉手段の第３開閉弁６３が設けられた排気流路６４を備えている。
このように構成された換気冷却系統では、ガスタービン１０の停止時に昇圧装置４０を起動する際、第３開閉弁６３を開とする。なお、ガスタービン１０の停止時以外においては、第３開閉弁６３を閉とする。
【００３６】
上述した状態でガスタービン１０の停止時に昇圧装置４０を運転すると、昇圧装置４０で昇圧された圧縮空気がタービン１３の内部を通るとともに、温度の高いガスが昇圧装置４０の吸入側に吸い込まれる。このため、タービン１３内に存在する温度の高いガスは、圧縮空気によって強制的に押し出されるとともに吸引されて排気流路６４から大気へ放出されるので、速やかな換気冷却を行うことができる。このとき、昇圧機４０の吸入側を負圧とし、タービン１３内に残留している高温ガスを強制的に押し出すとともに吸引するようにしてもよいし、あるいは、昇圧装置４０が直接大気から空気を吸い込む吸入系統４５を設けることで、タービン１３内に残留している高温ガスを強制的に押し出すようにしてもよい。
【００３７】
このようにして、ガスタービン１０を停止した後、タービン１３内の高温ガスを大気に放出して速やかな換気冷却が行われると、タービン内部に生じる温度差が緩和または解消されるので、キャットバックの防止が可能となる。
また、上述したキャットバック防止に必要な付帯設備についても、昇圧装置４０等をクローズド冷却に用いるブーストアップ用の昇圧手段と共用して有効利用することにより、新たに設備を付加することなくキャットバックの防止が可能になる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
続いて、本実施形態に係るガスタービンを図６に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態のガスタービン１０では、ガスタービン１０の停止時に昇圧装置４０を運転し、タービン冷却媒体流路５０内に圧縮空気（昇圧温度調整媒体）を流すものである。すなわち、タービン１３の内部を積極的に換気冷却する第１の実施形態とは異なり、たとえば圧縮機１１の空気取入口１５やタービン１３の排気側を必要に応じて閉じるなどして、圧縮空気（高温のガスを含む）がタービン冷却流路５０を循環するように流して温度分布の均一化を図るものである。
【００３９】
すなわち、昇圧装置４０の運転により、燃焼器１２やタービン１３の内部に存在する高温のガス（温度調整媒体）が吸い込まれて昇圧され、昇圧温度調整媒体として機能する圧縮空気になる。この圧縮空気は、温度調整媒体流路４３へ流出した後、タービン冷却媒体流路５０、温度調整媒体戻し流路４４、圧縮空気供給流路２８及び分岐流路４２を通り、昇圧装置４０に吸入される。この結果、圧縮空気は閉回路の流路を循環することとなる。
このように循環する圧縮空気は、タービン冷却媒体流５０を通過する際に、翼環３１に形成された翼環内流路３１ａを流れるので、タービン車室２０の周囲は全周にわたって略均一な温度分布となる。このため、タービン１３の内部についても、対流による温度差が生じにくくなり、全体の温度分布が略均一化するので、キャットバックを防止することができる。
【００４０】
また、昇圧装置４０で昇圧された圧縮空気を循環させると、タービン車室２０からの放熱等により温度低下はするものの、昇圧により温度上昇した圧縮空気が循環することで、タービン１３の内部温度を比較的高温に保つことができる。この結果、たとえばＤＳＳ運転を行うガスタービン１０においては、停止してから運転を再開するまでの間に生じる温度低下を最小限に抑えることができるので、再起動時に必要となる暖機運転の時間を短縮することができる。
【００４１】
本実施形態のガスタービン１０においては、ガスタービン１０の停止時に、下記のような運転方法によりガスタービン内部を換気冷却してキャットバックを防止している。
すなわち、本発明のガスタービン停止時運転方法は、圧縮機１１の圧縮空気供給流路２８から分岐する分岐流路４２に接続され、圧縮機１１から独立して運転可能な昇圧装置４０が空気を導入して昇圧する過程と、昇圧装置４０で昇圧された圧縮空気が、温度調整媒体供給流路４３、タービン冷却媒体流路５０及び温度調整媒体戻し流路４４を経て圧縮空気供給流路２８へ戻る過程と、圧縮空気供給流路２８から分岐流路４２を通って昇圧装置４０に吸い込まれる過程とを備えている。
【００４２】
従って、ガスタービン１０の停止時には、タービン冷却媒体流路５０内を圧縮空気が循環するように流れ、この流れがタービン車室２０の全周にわたるものであるから、ガスタービン１０の内部は温度分布が略均一化される。
そして、上述した第１の実施形態で説明した換気冷却を行う停止時運転方法と、本実施形態で説明した圧縮空気循環による温度分布の均一化を行う停止時運転方法とについて、ガスタービン１０の停止期間を考慮した使い分けが望ましい。
【００４３】
具体的には、ガスタービン停止期間が長い場合には換気冷却を行う停止時運転方法を選択し、ガスタービン停止期間が短い場合には圧縮空気循環による停止時運転方法を選択すればよい。
このような選択をすることにより、たとえばＤＳＳ運転のようにガスタービン停止期間が短く、短時間の停止を経て再起動されるような場合には、停止してから運転を再開するまでの間に生じる温度低下を最小限に抑えることができるので、再起動時に必要となる暖機運転の時間を短縮することができる。すなわち、キャットバックの防止とともに、スムーズで効率のよいＤＳＳ運転を実施することができる。
【００４４】
このように、上述した本発明によれば、ガスタービン１０の停止時において、タービン１３の内の高温ガスを大気に放出したり、あるいは、タービン１３内の温度分布を略均一に保つことにより、キャットバック防止に必要な運転操作を確実かつ速やかに実施することができる。特に、タービン冷却媒体流路５０内を圧縮空気が循環するように流し、タービン１３内の温度分布を略均一に保つと、ＤＳＳ運転のようにガスタービンの運転・停止が頻繁に行われる場合であっても、キャットバック防止に必要な運転操作を速やかに完了するとともに、起動時の暖機運転時間を短縮することができる。
【００４５】
また、キャットバック防止に必要となる付帯設備についても、昇圧装置４０等をクローズド冷却に用いたブーストアップ用の昇圧手段と共用して有効利用すれば、付帯設備の付加を最小限に抑えて、すなわち、新たに設備を付加することなくキャットバックの防止が可能なＡＣＣシステムのコントロールを実施して、安定したガスタービン１０の運転停止を行うことができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば圧縮機とタービンとの接続形態等について、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスタービンを示す概略図である。
【図２】ガスタービンの構成例を示す概略構成図である。
【図３】タービンの静止系部品に設けられるタービン冷却媒体流路の説明図である。
【図４】図１に示した第１の実施形態に係る第１変形例を示す概略図である。
【図５】図１に示した第１の実施形態に係る第２変形例を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るガスタービンを示す概略図である。
【図７】ＡＣＣシステムの説明図であり、（ａ）は時間と回転数／負荷との関係、（ｂ）は時間と温度との関係、（ｃ）は時間と伸びとの関係、（ｄ）は時間とクリアランスとの関係を示している。
【符号の説明】
【００４７】
１０    ガスタービン
１１    圧縮機
１２    燃焼器
１３    タービン
２０    タービン車室
２１    静翼
２２    動翼
２８    圧縮空気供給流路
２９    排出流路
３１    翼環
４０    昇圧装置
４２    分岐流路
４３    温度調整媒体供給流路
４４    温度調整媒体戻し流路
５０    タービン冷却媒体流路
６１，６４    排気流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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