(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機に流体を導く流路と、
該流路内に導かれた流体に対向して液体を噴霧する液体噴霧手段と、
前記流路に導かれる流体の外気温度を計測する入口用温度計測手段と、
前記流路に導かれる流体の外気湿度を計測する入口用湿度計測手段と、
前記流路に導かれる流体の外気圧力を計測する入口用圧力計測手段と、
流体に噴霧した液体の状態を監視する入口流体用監視手段と、
前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気温度を計測する吸気用温度計測手段と、
前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気湿度を計測する吸気用湿度計測手段と、
前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気圧力を計測する吸気用圧力計測手段と、
前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気速度を計測する吸気用速度計測手段と、
前記圧縮機に設けられて、該圧縮機の回転数を計測する回転数計測手段と、
前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の状態を監視する吸気流体用監視手段と、
を備え、
前記液体噴霧手段は、前記入口流体用監視手段によって監視された液体が蒸発していない場合には、前記外気温度と前記外気圧力と前記外気湿度とを用いて噴霧する液体を飽和状態以下にするように流量が制御され、
前記液体噴霧手段は、前記吸気流体用監視手段によって監視された流体中の液体が蒸発していない場合には、前記吸気温度と前記吸気湿度と前記吸気圧力と前記吸気速度と前記回転数とを用いて噴霧する液体の流量が制御される吸気システム。
【請求項２】
前記外気温度と前記外気湿度と前記外気圧力とは、気象情報より得られる請求項１に記載の吸気システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の吸気システムを備える圧縮機と、
燃料を燃焼して排ガスを排出する燃焼器と、
該燃焼器から排出された排ガスによって回転駆動されるタービンと、
該タービンと前記圧縮機との間を接続するタービン軸と、を有するガスタービン。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタービンを備える発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントに関し、特に、圧縮機に導かれる空気への噴霧に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンは、外気温度が上昇した場合には、空気が希薄になるため出力が低下する。ガスタービンの出力回復のために、圧縮機に導かれる空気に水を噴霧して、その気化熱によって空気の温度を低下させる霧噴霧吸気冷却方式が用いられている。これにより、圧縮機に導かれる空気は、その密度が高まり圧縮機の効率が改善される（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献４から特許文献６）。
【０００３】
引用文献３には、圧縮機によって圧縮された空気に水を噴霧して、燃焼器に供給する空気中の水分量を増加させて、タービンの燃焼ガスの流量を増加させて、発電効率を向上したガスタービン発電プラントが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７５１４９号公報
【特許文献２】特許第３８５４１５６号公報
【特許文献３】特開平１１−３２４７１０号公報
【特許文献４】特開２００２−１９５０５３号公報
【特許文献５】特開平９−３０３１６０号公報
【特許文献６】米国特許出願公開第２００９／００３８３１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献４に記載の発明は、空気に噴霧する水を圧縮空気を用いて噴霧させる二流体ノズル方式であり、特許文献５に記載の発明は、空気に噴霧する水の液滴を均一に微粒子化することができないため、噴霧させた液滴がドレン化や粗大化して圧縮機の翼に衝突しエロージョンやコーティングの剥離を発生する恐れがある。そのため、圧縮機の点検期間を短くし、かつ、予備品を確保する必要があるためガスタービンの維持管理に費用を要するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、圧縮機に導かれる流体中の液滴がドレン化や粗大化を防止することが可能な吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントを提供することを目的とする。
本発明により、定期点検のインターバルを延長し、発電プラントのライフサイクルコストを削減し、稼働率向上とピーク発電量の増加により燃料消費量を削減し発電プラントのライフサイクルＣＯ２排出量を削減する。
本発明により、発電プラント運転中の吸気供給状態を可視化にて遠隔監視し、ヒューマンエラーによる機器の損傷を未然に防止する。
本発明により、根本原因分析（RCA）やリスクアセスメントやインパクト解析に基づく、エネルギーセキュリティーに関するマネジメントシステムの構築に向けて、長期気象予測情報に基づき、発電可能最大量の予測を実施する。
電力の有効利用で、地域住民とのヒートアイランド現象削減対策に対するリスクコミュニケーション活動に基づき、将来の電気自動車への電力供給・水面の増加事業・河川湖水の浄化事業・海水淡水化事業・緑化事業の普及に貢献する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る吸気システムによれば、圧縮機に流体を導く流路と、該流路内に導かれた流体に対向して液体を噴霧する液体噴霧手段と、前記流路に導かれる流体の外気温度を計測する入口用温度計測手段と、前記流路に導かれる流体の外気湿度を計測する入口用湿度計測手段と、前記流路に導かれる流体の外気圧力を計測する入口用圧力計測手段と、流体に噴霧した液体の状態を監視する入口流体用監視手段と、前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気温度を計測する吸気用温度計測手段と、前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気湿度を計測する吸気用湿度計測手段と、前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気圧力を計測する吸気用圧力計測手段と、前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の吸気速度を計測する吸気用速度計測手段と、前記圧縮機に設けられて、該圧縮機の回転数を計測する回転数計測手段と、前記圧縮機の入口に設けられて、該圧縮機に導かれる流体の状態を監視する吸気流体用監視手段と、を備え、前記液体噴霧手段は、前記入口流体用監視手段によって監視された液体が蒸発していない場合には、前記外気温度と前記外気圧力と前記外気湿度とを用いて噴霧する液体を飽和状態以下にするように流量が制御され、前記液体噴霧手段は、前記吸気流体用監視手段によって監視された流体中の液体が蒸発していない場合には、前記吸気温度と前記吸気湿度と前記吸気圧力と前記吸気速度と前記回転数とを用いて噴霧する液体の流量が制御されることを特徴とする。
【０００８】
入口流体用監視手段によって監視される液体が蒸発していない場合には、外気温度と外気圧力と外気湿度とを用いて、圧縮機に導かれる流体に対向して噴霧する液体の量を飽和状態以下になるように制御することとした。そのため、噴霧された流体が気化する際の気化熱によって流路を通過した流体の温度を低下させることができる。また、流路内に導かれた流体には、その流れに対向するように液体を噴霧することとした。そのため、噴霧された液体を流体が通過することによって、流体内に含まれる液体を圧縮機と流路との間で十分に蒸発させることができる。したがって、圧縮機に導かれる流体の密度を高めることができると共に、流路内に設けられる機器に液体が粗大化して衝突することを回避することができる。
【０００９】
また、流体中の腐食成分は、液体が噴霧された流路内を通過することによって液体に吸着する。これにより、腐食成分は、粗大化する。したがって、圧縮機に導かれる腐食成分を容易に捕捉することができる。
【００１１】
吸気流体用監視手段によって監視される流体中の液体が蒸発していない場合には、圧縮機に導かれる流体の圧縮機の入口の吸気温度、吸気湿度、吸気圧力と、圧縮機に導かれる流体の吸気速度と、圧縮機の回転数とを用いて、液体噴霧手段が噴霧する液体の流量を制御することとした。そのため、圧縮機に導かれる流体の圧縮機の入口の露点条件を圧縮機の回転数に応じて制御することができる。したがって、圧縮機に導かれる流体の密度を高めることができると共に、圧縮機内に結露が発生することを防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る吸気システムによれば、前記外気温度と、前記外気湿度と、前記外気圧力とは、気象情報より得られることを特徴とする。
【００１３】
気象情報に基づいて外気温度と外気湿度と外気圧力とを求めることとした。そのため、予め、噴霧量を設定することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係るガスタービンによれば、上記のいずれかに記載の吸気システムを備える圧縮機と、燃料を燃焼して排ガスを排出する燃焼器と、該燃焼器から排出された排ガスによって回転駆動されるタービンと、前記タービンと前記圧縮機との間を接続するタービン軸と、を有することを特徴とする。
【００１５】
圧縮機に導かれる流体の密度を高めることができると共に、流路内および圧縮機内に生じる結露の防止が可能な吸気システムを備える圧縮機を用いることとした。そのため、結露によって、流路内に設けられる機器や圧縮機が損傷することを防止することができる。したがって、ガスタービンの運転の健全性を向上すると共に、タービン効率を改善することができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る発電プラントによれば、上記に記載のガスタービンを備えることを特徴とする。
【００１７】
ガスタービンの運転の健全性を向上すると共に、タービン効率の改善が可能なガスタービンを用いることとした。そのため、発電プラントの運転の健全性を向上させ、かつ、発電効率を改善することができる。
【発明の効果】
【００１８】
入口流体用監視手段によって監視される液体が蒸発していない場合には、外気温度と外気圧力と外気湿度とを用いて、圧縮機に導かれる流体に対向して噴霧する液体の量を制御することとした。そのため、噴霧された流体が気化する際の気化熱によって流路を通過した流体の温度を低下させることができる。また、流路内に導かれた流体には、その流れに対向するように液体を噴霧することとした。そのため、噴霧された液体を流体が通過することによって、流体内に含まれる液体を圧縮機と流路との間で十分に蒸発させることができる。したがって、圧縮機に導かれる流体の密度を高めることができると共に、流路内に設けられる機器に液体が粗大化して衝突することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１参考実施形態に係る発電プラントのガスタービンに設けられている吸気システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る吸気システムを備えた発電プラントのガスタービンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１参考実施形態］
図１には、本発明の第１参考実施形態に係る発電プラントのガスタービンに設けられている吸気システムの概略構成図が示されている。
吸気システム１は、ガスタービン（図示せず）に空気（流体）を導くダクト（流路）４と、ダクト４内の空気に純水（液体）を噴霧する複数のノズル（液体噴霧手段）２と、ノズル２によって純水が噴霧された空気の状態を監視する入口流体用ボアスコープ（入口流体用監視手段）２１と、外気温度を計測する入口用温度計（入口用温度計測手段）と、外気相対湿度を計測する入口用湿度計（入口用湿度計測手段）と、外気圧力を計測する入口用圧力計（入口用圧力計測手段）とを備えている。
【００２１】
ガスタービンは、吸気した空気を圧縮する図示しない空気圧縮機（圧縮機）と、燃料を燃焼して排ガスを排出する燃焼器（図示せず）と、燃焼器から排出された排ガスによって駆動されるタービン（図示せず）と、空気圧縮機およびタービンが接続されているタービン軸（図示せず）とを備えている。
【００２２】
空気圧縮機（図示せず）の入口には、ダクト４が接続されている。ダクト４は、その内部に吸気フィルタ（図示せず）および吸気サイレンサ（図示せず）を有している。空気圧縮機には、吸気フィルタおよび吸気サイレンサを介して外気空気（以下、「空気」という。）が導かれる。空気圧縮機に導かれた空気は、空気圧縮機が回転駆動することによって圧縮される。
【００２３】
タービンは、排ガスが導かれることによって回転駆動される。タービンには、空気圧縮機との間を接続しているタービン軸が接続されている。タービンが排ガスによって回転駆動されることによりタービン軸が回転駆動される。タービン軸が回転駆動されることによって、空気圧縮機が回転駆動されて空気を圧縮する。タービン軸は、空気圧縮機とタービンとの間を接続している。
【００２４】
燃焼器は、空気圧縮機によって圧縮された空気が導かれて燃料を燃焼する。燃焼器は、燃料と、空気圧縮機によって圧縮された空気とを燃焼することによって排ガスを排出する。
【００２５】
空気圧縮機の入口側には、ダクト４が接続されている。ダクト４は、その内部に空気が導かれるものである。ダクト４の形状は、熱流動解析計算に基づく形状寸法であり、後述するノズル２によってダクト４内に導かれた空気に噴霧された純水がほぼ完全に十分に蒸発可能な形状とされている。空気が導入されるダクト４の入口側には、吸気フィルタが設けられている。吸気フィルタは、ダクト４内に導かれる空気中の異物を取り除くものである。
【００２６】
吸気フィルタと空気圧縮機との間には、吸気サイレンサ（図示せず）が設けられている。吸気サイレンサは、後述するノズル２の下流側のダクト４内に設けられている。吸気サイレンサは、その内部に内部吸音材（図示せず）を備えている。これにより、吸気サイレンサは、ダクト４内に導かれる空気音を吸収する。
【００２７】
ダクト４は、その延在している方向の途中位置において、ダクト４の延在方向に対して９０°に曲がる（図１において下方）屈曲部４ａを有している。屈曲部４ａのダクト４内には、ダクト４内を流れる空気の流れを整流する整流装置１２が設けられている。
【００２８】
ダクト４は、後述するノズル設置面４ｂに複数のノズル２が設けられている。ダクト４は、ノズル設置面４ｂから距離Ｌだけ下流側であり、ノズル設置面４ｂに平行な面（以下、「入口流体用監視手段設置面」という。）４ｃの中心部には、後述する入口流体用ボアスコープ２１が設けられている。
【００２９】
ダクト４のノズル設置面４ｂから入口流体用監視手段設置面４ｃまでの間の領域（以下、「完全蒸発領域」という。）１１は、ここに導かれた空気中の純水が完全に蒸発するのに十分な距離Ｌを有するものとされている。完全蒸発領域１１は、前述した屈曲部４ａの上流側に設けられている。完全蒸発領域１１は、ダクト４の設計段階において設定した外気空気の条件（設計条件）に対応した距離Ｌに設定されている。
【００３０】
ノズル２は、純水を空気圧縮機が吸気する空気へと噴霧するものである。ノズル２は、ダクト４内に複数設けられている（図１には、４箇所のみを示す）。各ノズル２には、純水供給タンク６内の純水が純水供給用ポンプ５によって昇圧されて供給される。ノズル２によってダクト４内の空気に噴霧される純水は、１０μｍから２０μｍ以下の粒子径とされる。
各ノズル２から噴霧される流速は、１００m/sec以上で高速であり、各ノズル２からの噴霧広がり角度αは、相互に干渉しないので、各独立した微粒子は空気と衝突し表面形状が球形から破壊変形し蒸発表面積を更に拡大し完全蒸発を促進する。
【００３１】
ダクト４内には、例えば、４つのノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設けられている。ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、ダクト４の延在する方向に垂直な面（以下、「ノズル設置面」という）４ｂに設けられている。ノズル２ｂ、２ｃは、ダクト４内に流入する空気の流れに対向する方向に純水を噴霧するように、各噴霧孔（図示せず）がダクト４の入口側に向いている。ダクト４を構成している壁部同士が隣接する近傍に設けられているノズル２ａ、２ｄは、各噴霧孔がダクト４の入口側、かつ、ダクト４の長手方向の中心軸方向に向かって斜め方向になるように設けられている。すなわち、ノズル２ａ、２ｄは、ダクト４の長手方向に対して噴霧広がり角度がαとなるようにダクト４の内側に向かって設けられている。
【００３２】
このようにダクト４内に流入する空気流れに対してノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから噴霧される純水が対向して噴霧されるので、ダクト４内には、噴霧された純水が流動攪拌することになる。そのため、ダクト４の入口からノズル設置面４ｂまでの間には、噴霧された純水の水滴が微小に渦巻きながら滞留することとなる。ノズル２ａ、２ｄの噴霧広がり角度αは、ダクト４内の空気の流れに対して対向して噴霧される純水がダクト４内を流動することが可能な角度とされている。
【００３３】
入口流体用ボアスコープ２１は、ダクト４内の純水を含んだ空気の状態を監視するものである。入口流体用ボアスコープ２１は、入口流体用監視手段設置面４ｃの中心に設けられている。入口流体用ボアスコープ２１によって撮像（監視）された空気の状態は、図示しない制御装置によって、空気中の純水が十分に蒸発したか、蒸発が不十分かが判断され。
【００３４】
入口用温度計（図示せず）と、入口用湿度計（図示せず）と、入口用圧力計（図示せず）とは、ダクト４の外に設けられている。入口用温度計は、外気空気の温度（外気温度）を計測するものである。入口用湿度計は、外気空気の相対湿度（外気湿度）を計測するものである。入口用圧力計は、外気空気の圧力（外気圧力）を計測するものである。
【００３５】
制御装置（図示せず）は、ダクト４の外に設けられている。制御装置は、計測された外気温度と、外気湿度と、外気圧力とを用いて、ダクト４内に導かれる空気にノズル２から噴霧する純水の流量を制御する。また、制御装置は、入口流体用ボアスコープ２１純水が撮像している空気の状態を判断し、その判断結果に応じて純水供給用ポンプ５が吐出する純水の流量を調整する。
なお、制御装置は、空気圧縮機が停止時や、ノズル２が破損するなどの異常時による噴霧圧力の急激な低下やノズル２の閉塞などの異常時による噴霧圧力の上昇や、純水供給用ポンプ５の異常時に、ノズル２への純水の供給を停止するインターロック機構（図示せず）を備えている。
【００３６】
次に、空気圧縮機へと導かれる空気の流れについて説明する。
燃焼器によって燃料が燃焼されることによって、タービンが回転駆動される。タービンが回転駆動されることによってタービン軸が回転駆動する。タービン軸が回転駆動するので、タービン軸に接続されている空気圧縮機が回転駆動する。空気圧縮機が回転駆動することによって外気の空気が吸気フィルタを介してダクト４内に吸引される。
【００３７】
ダクト４内に吸引された空気は、ダクト４の入口からノズル設置面４ｂへと導かれる。ダクト４の入口と、ノズル設置面４ｂとの間には、ノズル２によって噴霧された純水の水滴が滞留している。そのため、ダクト４の入口からノズル設置面４ｂへと導かれた空気には、水滴が含まれることとなる。
【００３８】
水滴が含まれた空気は、ノズル設置面４ｂの下流側の完全蒸発領域１１へと導かれる。完全蒸発領域１１に導かれた水滴を含有している空気は、完全蒸発領域１１を通過中に純水が十分に蒸発する。純水が蒸発する際には、その気化熱によって空気の温度が低下する。空気の温度が低下することによって、空気の密度が増加する。密度が増加した空気は、完全蒸発領域１１の下流側の屈曲部４ａ内に設けられている整流装置１２によって流れが整流される。また、整流装置１２がダクト４の屈曲部４ａに沿うように屈曲しているため、空気は整流されて流れ方向が変えられる（図１においては、上方向流から右方向へ流れる）。
【００３９】
整流装置１２によって整流された密度の増加した空気は、空気圧縮機へと導かれる。空気圧縮機は、密度が増加した空気を圧縮する。空気圧縮機が吐出した圧縮空気は、燃焼器へと導かれる。燃焼器に導かれた圧縮空気は、供給された燃料と共に燃焼されて燃焼ガスとなる。
【００４０】
次に、空気圧縮機へと導かれる空気に噴霧される純水の噴霧量の制御について説明する。
ダクト４外に設けられている入口用温度計と、入口用湿度計と、入口用圧力計とにより計測される外気温度と、外気湿度と、外気圧力と用いて、制御装置は、純水供給用ポンプ５が吐出する純水の流量を調整する。制御装置は、ノズル設置面４ｂを通過した純水を含んだ空気が飽和状態以下で飽和状態を超えないように純水供給用ポンプ５が吐出する純水の流量を調整する。
【００４１】
純水を含んだ空気は、ノズル設置面４ｂを通過してダクト４内の完全蒸発領域１１へと導かれる。ここで、ノズル設置面４ｂから距離Ｌだけ離反している入口流体用監視手段設置面４ｃとの間に形成されている完全蒸発領域１１は、ダクト４の設計段階において設定された外気空気の条件（設計条件）に対応した距離Ｌとして設定されている。そのため、ダクト４を設置後に機器の異常やノズル２の経年劣化による噴霧粒子径の増大や噴霧水質の劣化他により設計条件外になった場合には、距離Ｌの完全蒸発領域１１内で空気中の純水が十分に蒸発しないことがある。
【００４２】
そこで、入口流体用ボアスコープ２１によって完全蒸発領域１１を通過した空気の状態を常時監視することとした。入口流体用ボアスコープ２１を用いて撮像（監視）している空気の状態より、制御装置が空気中の純水が十分に蒸発していないと判断した場合には、純水供給用ポンプ５が吐出する純水の流量を減少させるように調整する。
【００４３】
このように、制御装置は、外気温度、外気湿度、外気圧力によって純水供給用ポンプ５の吐出する流量を調整した後に、完全蒸発領域１１を通過した空気の状態を入口流体用ボアスコープ２１を用いて撮像して空気中の純水の蒸発状態によってさらに純水供給用ポンプ５を調整する。これにより、完全蒸発領域１１から下流側のダクト４内に空気中の純水が結露することが防止される。また、ノズル２より空気に水を噴霧することによって、水が蒸発（気化）する際の気化熱を用いて空気の温度を下げて、密度の高まった空気を空気圧縮機へと導くことができる。
【００４４】
以上の通り、本参考実施形態に係る吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
入口流体用ボアスコープ（入口流体用監視手段）２１によって撮像（監視）されている空気（流体）中の純水（液体）が十分に蒸発していない場合には、外気温度と、外気圧力と、外気湿度とを用いて、空気圧縮機（圧縮機）に導かれる空気に対向して噴霧する純水の流量（量）を制御することとした。そのため、純水を噴霧した気化熱によってダクト（流路）４内を通過する空気の温度を低下させることができると共に、噴霧された純水をダクト４内で十分に蒸発させることができる。したがって、空気圧縮機に導かれる空気の密度を高めることができると共に、ダクト４内に設けられている機器（図示せず）に空気中に含まれている純水の液滴が粗大化（結露）して衝突することを回避することができる。
【００４５】
空気に含まれている腐食成分は、純水が噴霧されたダクト４内を通過することによって純水に吸着する。これにより、腐食成分は、粗大化する。したがって、空気圧縮機に導かれる空気中の腐食成分を容易に捕捉することができる。
【００４６】
空気圧縮機に導かれる空気の密度を高めることができると共に、ダクト４内に生じる結露の防止が可能な吸気システム１を用いることとした。そのため、結露によってダクト４内に設けられている機器の損傷を防止することができる。したがって、タービン効率を改善すると共に、ガスタービンの運転の健全性を向上させることができる。
【００４７】
運転の健全性を向上すると共に、タービン効率の改善が可能なガスタービンを用いることとした。そのため、発電プラントの運転の健全性を向上させ、かつ、発電効率を改善することができる。
【００４８】
なお、本参考実施形態では、入口流体用監視手段として入口流体用ボアスコープ２１を用いるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気中に含まれている純水の状態を常時監視できるものであれば良い。
また、入口温度計測手段、入口湿度計測手段、入口圧力計測手段として、入口用温度計、入口用湿度計、入口用圧力計を用いるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、外気空気の温度、相対湿度、圧力を計測できるものであれば良い。
発電プラントを短時間で急速に起動する場合には、吸気流量の計画増加曲線に合わせて必要な純水の噴霧量を事前に計算し、計画的に噴霧を制御しても良い。
【００４９】
また、ダクト４は、９０°下方に曲がる屈曲部４ａを有しているとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、屈曲部４ａが斜め方向や、横に延在しているものとしても良い。
さらに、ノズル２は純水を噴霧するとして説明したが、純水以外の物質であっても良い。
純水の過飽和運転を予防し、純水の噴霧過多による空気圧縮機他の機器の水没を予防する。
入口流体用ボアスコープ２１等の常時監視で、予期せぬ噴霧停止を予防するフェールセーフやフールプルーフの構成システムとする。
ノズル２は、寒冷地域では、凍結防止のために、取り外し可能とする。
乾燥地域や高温地域では、サンドストームの発生に伴い、砂塵がダクト４内部に侵入する事を防止するために、ノズル２の上流側のダクト４入口部に追加のフィルタを設置する。
長期間の発電プラントの停止期間中も、取り外し可能とする。
各構成機器は、迅速に点検や交換が可能な構造や配置とする。
【００５０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、空気圧縮機の入口の空気を監視することによってノズルが噴霧する流量が制御される点で第１参考実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、同一の流れおよび同一の制御方法については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図２には、本発明の第１実施形態に係る吸気システムを備えた発電プラントのガスタービンの概略構成図が示されている。
吸気システム１は、ガスタービン１０に空気（流体）を導くダクト（流路）４と、ダクト４内の空気に純水（液体）を噴霧するノズル（液体噴霧手段）２と、外気温度を計測する入口用温度計１８と、外気相対湿度を計測する入口用湿度計１９と、外気圧力を計測する入口用圧力計２０と、空気圧縮機９の入口の吸気温度を計測する吸気用温度計（吸気用温度計測手段）１３と、空気圧縮機９の入口の吸気湿度を計測する吸気用湿度計（吸気用湿度計測手段）１４と、空気圧縮機９の入口の吸気圧力を計測する吸気用圧力計（吸気用圧力計測手段）１５と、空気圧縮機９の入口の空気の流速を計測する流速計（吸気用速度計測手段）１６と、空気圧縮機９の回転数を計測する回転計（回転数計測手段）１７とを備えている。
【００５２】
ガスタービン１０は、吸気した空気を圧縮する空気圧縮機９と、燃料を燃焼して排ガスを排出する燃焼器８と、燃焼器８から排出された排ガスによって駆動されるタービン７と、空気圧縮機９およびタービン７が接続されているタービン軸（図示せず）とを備えている。
【００５３】
制御装置（図示せず）は、ダクト４の外に設けられている。制御装置は、入口用温度計１８と、入口用湿度計１９と、入口用圧力計２０とによって計測された外気温度と、外気湿度と、外気圧力とから純水が噴霧された空気の露点温度（以下、「ダクト内露点温度」という。）を算出する。また、制御装置は、吸気用温度計１３と、吸気用湿度計１４と、吸気用圧力計１５と、流速計１６とによって計測された空気圧縮機９の入口の吸気温度、吸気湿度、吸気圧力、吸気速度とから空気圧縮機９内に導かれる空気の露点温度（以下、「空気圧縮機内露点温度」という。）を算出する。また、制御装置は、純水供給用ポンプ５の開度を制御する。
【００５４】
吸気用温度計１３と、吸気用湿度計１４と、吸気用圧力計１５と、流速計１６とは、空気圧縮機９の入口近傍のダクト４内に設けられている。吸気用温度計１３は、空気圧縮機９の入口の吸気温度を計測するものである。吸気用湿度計１４は、空気圧縮機９の入口の吸気湿度を計測するものである。吸気用圧力計１５は、空気圧縮機９の入口の吸気圧力を計測するものである。流速計１６は、空気圧縮機９の入口の空気の流速を計測するものである。
回転計１７は、空気圧縮機９に設けられている。回転計１７は、空気圧縮機９の回転数を計測するものである。
【００５５】
吸気流体用ボアスコープ（吸気流体用監視手段）２１は、空気圧縮機９入口のダクト４内の純水を含んだ空気の状態を監視するものである。吸気流体用ボアスコープ２１は、空気圧縮機９の入口近傍の空気圧縮機９の中心に設けられている。空気圧縮機９の入口において撮像（監視）された空気の状態は、図示しない制御装置によって、飽和状態に近い空気と超高速で回転する空気圧縮機９の翼（図示せず）との衝突により、境界領域での入口空気の状態量の急激な変化により、再結露が発生しないかを監視する。
【００５６】
空気圧縮機９の翼周りの空気の境界層の領域では、空気の圧力や流速や温度条件が急激に変化し結露する条件も変化する。結露する粒子径が大きくなるほど、空気圧縮機９の各部構成機器へ損傷を与える可能性が大きくなる。そのため、吸気流体用ボアスコープ２１を用いて、大きな粒子径の結露の無い事を監視する。
【００５７】
次に、空気圧縮機へと導かれる空気に散布される純水の噴霧量の制御について説明する。
制御装置は、外気温度、外気湿度、外気圧力によって純水供給用ポンプ５の吐出する流量を調整した後に、完全蒸発領域を通過した空気の状態を入口流体用ボアスコープ（図示せず）を用いて撮像して空気中の純水の蒸発状態によってさらに純水供給用ポンプ５を調整する。
【００５８】
空気圧縮機９が回転することによって、空気圧縮機９内に設けられている翼の周りの空気は、ダクト４から導かれた空気と圧力、流速、温度といった条件が変化する。そのため、空気圧縮機９内に結露を生じる可能性がある。
【００５９】
そこで、空気圧縮機９の入口に設けられている吸気流体用ボアスコープ２１によって空気圧縮機９に導かれる空気の状態を常時監視する。吸気流体用ボアスコープ２１を用いて撮像（監視）している空気の状態より、制御装置が空気中の純水が十分に蒸発していないと判断した場合には、純水供給用ポンプ５が吐出する純水の流量をさらに減少させるように調整する。制御装置は、吸気流体用ボアスコープ２１により撮像される空気中の純水が十分に蒸発するまで純水供給用ポンプ５が吐出する純水の流量をさらに減少する。
【００６０】
以上の通り、本実施形態に係る吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
吸気流体用ボアスコープ（吸気流体用監視手段）２１によって撮像（監視）されている空気（流体）中の純水（液体）が蒸発していない場合には、空気圧縮機（圧縮機）９に導かれる空気の空気圧縮機９の入口の吸気温度、吸気湿度、吸気圧力と、空気圧縮機９に導かれる空気の吸気速度と、空気圧縮機９の回転数とを用いて、ノズル（液体噴霧手段）２が噴霧する純水の流量（量）を制御することとした。そのため、空気圧縮機９に導かれる空気の空気圧縮機９の入口の露点条件を空気圧縮機９の回転数に応じて制御することができる。したがって、空気圧縮機９に導かれる空気の密度を高めることができると共に、空気圧縮機９内に生じる結露を防止することができる。
【００６１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、気象情報より得られるデータを用いる点で第１参考実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
制御装置は、入口用温度計、入口用湿度計、入口用圧力計から得られるデータの代わりに、気象情報より得られる外気温度と、外気湿度と、外気圧力とを用いて純水供給用ポンプが吐出する流量を制御する。
【００６３】
以上の通り、本実施形態に係る吸気システム、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
気象情報に基づいて外気温度と、外気湿度と、外気圧力とを求めることとした。そのため、予め、噴霧量を設定することができる。
【００６４】
また、天候の急変を予測し、事前に純水の噴霧量の設定値を変更する、フィードフォワード制御を適用する。
過去の気象情報や発電プラントの運用実績に基づき、将来の運用予定を計画し、需要を予測する。
【符号の説明】
【００６５】
１  吸気システム
２  ノズル（液体噴霧手段）
４  ダクト（流路）
５  純水供給用ポンプ（液体噴霧手段）
２１  入口流体用ボアスコープ（入口流体用監視手段）
【図１】
0005554104.tif 000002
【図２】
0005554104.tif 000003