(57)【要約】  本発明は、部分的送電停止の場合におけるガスタービン（１２）の過回転を制限するための方法に関し、この方法は、ガスタービン（１２）の燃焼チャンバ（２２）で燃料（Ｆ）を燃焼して燃焼空気を加えることによってガスタービン（１２）を動作させるステップを有する。さらに、本発明は、このような動作を調整するためのデバイス（３４）に、及び、ガスタービン（１２）及び発電機（１４）を有する発電所（１０）に、関する。部分的送電停止または急速な動作停止の場合にガスタービンロータ（１６）の最大過速度を低減するため、負荷の停止時または停止直後に、通常供給される燃料流量の通常供給される燃焼空気に加え、所定のガス量を追加的に供給することを提案する。
2013544336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的送電停止及び／または急速な運転停止の場合にガスタービン（１２）を動作させるための方法であって、
空気経路を介した燃焼空気の追加と共に前記ガスタービン（１２）の燃焼チャンバ（２２）内で燃料（Ｆ）を燃焼することによって前記ガスタービン（１２）を動作させるステップと、
負荷を駆動させるステップと、
を有し、
部分的送電停止もしくは急速な運転停止時または部分的送電停止もしくは急速な運転停止の直後に、前記空気経路を介して追加のガス量を前記燃焼チャンバ（２２）に供給することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ガス量が、ガス蓄積部から引き出されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧縮空気をガス量として使用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスタービン（１２）の動作中において、前記ガスタービン（１２）の圧縮機（２０）内で圧縮されたごく一部の空気が、空気引出ライン（２８）を介して前記圧縮機から引き出され、
部分的送電停止または急速な運転停止の場合において、前記空気引出ライン（２８）内を流動する圧縮空気が、ガス量として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
動作中において、前記ガスタービン（１２）が、配電網（１５）に接続される発電機（１４）を駆動し、
部分的送電停止が、前記発電機（１４）から与えられる電力が突然減少する結果として、または前記発電機（１４）が前記配電網（１５）から分離する結果として、発生することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
部分的送電停止が、無計画の態様で発生する、または、模擬されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ガスタービン（１２）の動作を調整するためのデバイス（３４）であって、
−  前記ガスタービン（１２）の負荷状態を示す信号または発電機（１４）と配電網（１５）との間の結合状態を示す信号が供給される入力部（Ｅ）を有し、
−  その信号が作動素子（３０）を制御する出力部（３８）であって、当該出力部（３８）を用いて、空気経路を介して前記ガスタービン（１２）の燃焼チャンバ（２２）にガス量を供給する、出力部（３８）を有し、
−  出力信号を入力信号の関数として制御するユニットを有することを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法を実行することを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
少なくとも１つの燃焼チャンバ（２２）と１つの圧縮機とを有するガスタービン（１２）を備え、空気経路を介して前記圧縮機（２０）によりもたらされる燃焼空気を前記燃焼チャンバ（２２）に供給し、燃料（Ｆ）を前記燃焼チャンバ（２２）に供給する、発電所（１０）であって、
所定のガス量が充填されたチャンバが設けられており、
前記燃焼空気に加えて、及び、前記燃料（Ｆ）に加えて、前記空気経路を介して前記ガス量を前記燃焼チャンバ（２２）に供給する手段が設けられていることを特徴とする発電所。
【請求項１０】
前記チャンバが、ガスタンク（３６）に配置されており、
前記手段が、前記ガスタンク（３６）を前記燃焼チャンバ（２２）に接続するライン（３１）を備え、
前記ライン（３１）が、当該ラインを開閉するための作動素子（３０）に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発電所。
【請求項１１】
請求項７または８に記載のデバイス（３４）を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分的送電停止(load shedding)の場合に及び／または急速な運転停止の場合にガスタービンを動作させるための方法に関し、この方法は、ガスタービンの少なくとも１つの燃焼チャンバ内で燃焼空気を追加しながら燃料を燃焼させることによってガスタービンを動作させる工程を有する。さらに、本発明は、ガスタービンの動作を調整するためのデバイスであって、このデバイスを用いて部分的送電停止の場合に及び／または急速な運転停止の場合にガスタービンを動作させるための方法を実行する、デバイスに、及び、少なくとも１つの燃焼チャンバ及び１つの圧縮機を有するガスタービンを備える発電所であって、圧縮機により提供される燃焼空気及び燃料が燃焼チャンバに供給される、発電所に、関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな発電所及び定置ガスタービン並びにガスタービンを動作させるための方法は、従来技術から公知である。定置ガスタービンは、通常、発電機を駆動し、この発電機は、発電機で発生させた電気エネルギーを配電網に供給する。この間、発電機ロータ及びガスタービンロータを備える発電所のシャフト列は、配電網のグリッド周波数で、すなわちグリッド周波数が５０Ｈｚである場合に３０００ｒｐｍの回転速度で、グリッド周波数が６０Ｈｚである場合に３６００ｒｐｍの回転速度で、回転する。回転速度は、通常同期して動作する発電機によりグリッド周波数によってシャフト列にかけられる。
【０００３】
予期せず発電機が配電網から分離した場合、これは、第１に、ガスタービンにブレーキをかける負荷が排除されることがある。第２に、シャフト列の回転速度は、もはや送電網によりあらかじめ規定できない。部分的送電停止としても知られる上記状況が開始すると、今までは、空運転動作に必要な程度まで燃料バルブを閉鎖させることがあった。多段バーナシステムが設けられている場合、空運転動作に必要なバーナ段を除いてすべてのバーナ段を活動停止し、バーナ段の燃料バルブを閉鎖する。ガスタービンで生ずる圧力勾配により、閉鎖した燃料バルブと燃料ノズルとの間にある燃料ラインに残存するごく一部の燃料は、燃焼チャンバ内に退避する。燃焼チャンバにおいて、上記ごく一部の燃料は、依然として行われている燃焼を補助し、これにより、ロータは、タービンユニット内で駆動され続ける。その結果、ガスタービンのまたはシャフト列のロータは、加速し、そのため、回転速度は、著しく増加し、ひいてはいわゆる過速度まで上昇する。その後、回転速度は、再び減少し、ガスタービンは、空運転でさらに動作される。
【０００４】
急速な運転停止の状況に対して同様の方法が公知である。急速な運転停止は、通常、ガスタービンのまたは発電所の運転障害の場合に引き起こされる。ここで、同様に、発電機は、配電網から分離されている。さらに、しかしながら、すべての燃料バルブを閉鎖し、燃焼をできるだけ迅速に停止する。この場合において、同様に、燃料バルブとバーナノズルとの間にあるラインから外に広がる燃料は、ガスタービンに短時間の回転速度の加速をもたらす。その後、しかしながら、ロータは、減速し、ガスタービンを冷却するため、１分あたり２、３００回転の低回転速度でいわゆる回転モードで維持する。
【０００５】
したがって、部分的送電停止の場合及び同様に急速な運転停止の場合の双方において、発生する回転速度の加速が急速には起こらないこと及びある過速度を越えないことが確実でなければならない。そうでなければ、上記運転状況は、ガスタービン及び同様に発電機の双方に大規模かつ恒久的な損傷を引き起こすことがある。
【０００６】
このため、部分的送電停止および急速な運転停止の場合に常に特に重要であることは、ロータの及びシャフトの過速度並びに回転速度の加速度の勾配をできるだけ低く維持することである。
【０００７】
したがって、燃料バルブと燃料ノズルとの間のラインの容積をできるだけ小さくするため、今までは、対応する燃料バルブを燃料ノズルにできるだけ近接して配置することがあった。このようにして、過速度を制限することが実現できる。しかしながら、距離を低減することは、温度に関するまたは幾何形状的な制限を受ける。したがって、全体としては、過速度及びロータの回転速度の最大加速度をさらに低減することを追及している。
【０００８】
この問題に対して、特許文献１は、部分的送電停止の場合において、調整バルブとこれに並列に接続されたバイパスバルブとを用いて、予混合バーナにおける燃料流動を一時的に停止することを提案している。
【０００９】
同時に、ガスタービン内を消火することが部分的送電停止の場合に発生することがあることが知られている。これを防止するため、特許文献２は、燃料／空気の混合を一時的に変更することを提案している。このため、部分的送電停止の場合において、圧縮機入口案内ブレードの位置に関する訂正信号を発生させこの信号を用いて、上記圧縮機入口案内ブレードは、所定期間にわたってさらに閉鎖する。その結果、圧縮機の空気がバーナ内に少量しか流入せず、このため、燃料−空気の混合物を濃縮する。
【００１０】
さらに、特許文献３は、部分的送電停止の後に、燃料ライン及びガスタービンのバーナ段を空気でパージすることを開示している。したがって、依然としてライン内に存在する燃料は、増大させた圧力で燃焼チャンバ内に供給される。これは、比較的増加した過速度で燃焼プロセスが進行することにおいて望ましくない延長を引き起こす。
【００１１】
さらに、公知であることは、ガスタービンが低発熱燃料、例えば合成ガスなどで発火されることである。このようなガスタービンは、−高発熱燃料で動作する同一定格出力のガスタービンと比較して−同様に対応するエネルギー量を提供することを可能とするために、燃料ラインに関して著しく大きなライン横断面を有する。その結果、ガスタービンにおけるロータのまたは発電所におけるシャフト列の過速度を制限することに関する上記概念は、低発熱燃料のためのガスタービンの場合に、適切ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５６８０７５３号明細書
【特許文献２】米国特許第５８９６７３６号明細書
【特許文献３】国際公開第９９／５４６１０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、部分的送電停止の場合に及び／または急速な運転停止の場合にガスタービンを動作させるための方法であって、この方法を用いてできるだけ低い過速度及びまたは低回転速度の加速度を実現する、方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、ガスタービンの動作を調整するためのデバイスであって、このデバイスを用いて、部分的送電停止および急速な運転停止の場合にガスタービンの過速度を低減する、デバイスを提供することである。本発明のさらなる目的は、同様に上記欠点を確実に回避する発電所を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
方法を対象とした目的は、部分的送電停止および急速な運転停止の場合において請求項１の特徴にしたがってガスタービンを動作させるための方法を用いて達成される。デバイスを対象とした目的は、請求項７の特徴を用いて達成される。発電所を対象とした目的は、請求項９の特徴を有する発電所を用いて達成される。
【００１５】
本発明は、ロータの回転速度の加速及び過速度が同様に燃焼チャンバの圧力レベルによって決まるという認識と、時間に対する上記圧力レベルのプロファイルと、に基づいている。
【００１６】
解決法すべては、部分的送電停止及び／もしくは急速な運転停止時にまたは部分的送電停止及び／もしくは急速な運転停止の直後に、燃焼チャンバの圧力レベルを対応して設定するために、空気経路を介して追加のガス量を燃焼チャンバに供給することと、所望の目的を達成するために、時間に対する上記圧力レベルのプロファイルと、をもたらす。表現「追加の」は、燃料量及び燃焼空気量に関し、この燃料量及び燃焼空気量は、そうでなければ−対応する対策なく−部分的送電停止または急速な運転停止後にガスタービンの燃焼チャンバ内に供給される。
【００１７】
燃料に関して及び燃焼チャンバへの燃焼空気に関して追加のガス量を可能な限り最も早く導入する結果として、上記燃焼チャンバの圧力レベルは、追加のガス量を供給せずに動作させることと比較して、よりゆっくりと低下する。これは、閉鎖している燃料バルブと燃料ノズルとの間にある燃料ラインに位置する残余燃料がここでは長期間にわたって燃焼チャンバ内で優勢である増加した圧力に抗して膨張しなければならないという効果を有し、そのため、部分的送電停止または急速な運転停止の直後に、まず従来よりも少量の燃料は、燃焼チャンバ内に流入し、機能するように燃焼される。燃料バルブを閉鎖した後の遅延した出力により、ロータの回転速度の加速度を低減させる。ガスタービンロータと発電所のシャフト列としてガスタービンロータに連結される発電機ロータとは、その後、追加のガス量を供給しない場合よりも低い過速度と反応を示す。その結果、特有の方法を用いて、部分的送電停止または急速な運転停止の場合における最大過速度は、制限され、これにより、回転する構成部材が低減した機械的負荷及び低減した遠心力の負荷を受けるという結果を生ずる。これにより、回転する構成部材の耐用年数が長くなり、構成部材を損傷に対して保護する。圧縮空気を所定のガス量として使用することは、好ましい。例えば窒素などの他の媒体に関して、燃焼チャンバ内を高圧で維持するために部分的送電停止または急速な運転停止後に供給することは、自明的に想到できる。
【００１８】
ガス量に関して、対応して寸法付けられたガス蓄積部またはガスタンクから引き出されることは、好ましい。低発熱燃料を用いて動作するように設計され、そのためいわゆる空気引出ラインを有するガスタービンの場合において、ガス量は、上記空気引出ラインから引き出される。このようなガスタービンは、通常、低発熱燃料を生成するために圧縮空気を必要とする場合に、空気引出ラインを有する。引き出された空気量は、全圧縮機質量流量(total compressor mass stream)のかなりの割合を構成する。一般的に、圧縮空気は、空気分離施設に供給される。空気のうちその構成成分へ分離された一部は、その後、低発熱燃料を発生させるために使用される。このような空気引出ラインが通常比較的長い−一般的に１００ｍ以上−ので、ラインは、対応する容積を有する。
【００１９】
そうであっても、動作中において、圧縮機の空気は、入口側において空気引出ラインに連続的に供給され、出口側において空気引出ラインから連続的に引き出され、上記空気引出ラインは、同様に、所定のガス量のための蓄積部とみなされる、または蓄積部として使用される。これに関して、空気引出ラインには、比較的大きな空気量が蓄積されており、この空気量は、部分的送電停止または急速な運転停止の場合において、空気分離施設に供給されない。その代り、上記空気引出ライン内に現存する空気は、燃焼チャンバへの追加のガス量として供給されるために、以前のその流動方向に抗して、ガスタービンの圧縮機の方向へ戻るようにそして燃焼チャンバへ進むように導かれる。このため、単に、入口側において空気引出ラインに設けられているバルブを部分的送電停止または急速な運転停止の場合に開放したままとすることを必要とする。
【００２０】
方法は、好ましくは、発電所で実施され、この発電所では、動作中において、ガスタービンが、配電網に接続されている発電機を駆動し、部分的送電停止が、発電機により与えられる電力の突然の低減の結果として、または、発電機ガスを配電網から分離した結果として、発生する。
【００２１】
部分的送電停止または急速な運転停止が無計画の態様で発生するまたは模擬される場合に、本発明における方法を有利に使用することが可能であることは、自明である。模擬することは、例えば新たに構成されたガスタービン施設を作動させる間において必要であり、これは、ガスタービンの動作の正確なモードを操作者に対して検証しなければならない。
【００２２】
本発明におけるデバイスは、入力部を備え、この入力部を用いて、ガスタービンの負荷状態を示す信号または発電機と配電網との連結状態を示す信号が供給される。さらに、デバイスは、その信号が作動素子を制御する出力部を備え、この作動素子を用いて、ガスタービンの通常動作において燃焼チャンバ内に供給されることを意図していない所定のガス量は、ガスタービンの燃焼チャンバに供給され、好ましくは上記方法にしたがって入力信号の関数として出力信号を制御するユニットが設けられる。
【００２３】
本発明における発電所は、少なくとも１つの燃焼チャンバと１つの圧縮機とを有するガスタービンを備え、圧縮機によりもたらされた燃焼空気及び燃料は、燃焼チャンバに供給される。本発明において、発電所は、所定のガス量が充填されたチャンバをさらに有し、所定の手段が設けられており、この手段により、部分的送電停止及び／または急速な運転停止の場合に、燃焼空気に加えて、及び燃料に加えて、ガス量を燃焼チャンバ内に供給する。
【００２４】
方法を対象とした特徴は、同様に、発電所に同じように転用されてもよく、そして、方法の利点は、対応して適用する。
【００２５】
本発明のさらなる利点、機能及び特徴は、以下の図面における好ましい例示的な実施形態に基づいて以下で詳述される。適切な改良は、本発明における図示したデバイスの特徴の有利な組み合わせから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ガスタービンのいくつかの構成部材とガスタービンに連結される発電機とを示す発電所を示す概略図である。
【図２】ガスタービンの燃焼チャンバ内の圧力の時間−圧力ダイアグラムである。
【図３】ガスタービンロータの時間−回転速度ダイアグラムである。
【図４】本発明の図１の改良代替案における発電所を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、発電所１０を示す概略図である。発電所１０は、ガスタービン１２と、ガスタービンに連結される発電機１４と、を備える。動作中において、上記発電機は、この期間中に発電機で発生させた電気エネルギーを配電網１５に供給する。発電所１０は、同様に、蒸気タービンを備える。発電機１４をガスタービン１２に及び蒸気タービンに連結することは、発電機１４のロータ１８へのガスタービンロータ１６の及び適切な場合に蒸気タービンロータの接続部を用いて公知の方法で実現され、そのため、シャフト列を形成する。ここで図示されるガスタービン１２のさらなる構成部材は、圧縮機２０、燃焼チャンバ２２及びタービンユニット２４である。燃焼チャンバ２２は、一方では環状燃焼チャンバとして設計されている。他方では、燃焼チャンバ２２は、同様に、管状燃焼チャンバとして知られる複数の燃焼空間を備える。
【００２８】
図１に示すガスタービン１２は、低発熱燃料Ｆ、例えば合成ガスなどで動作するように設けられており、この燃料は、対応する燃料ライン２６及びそこに接続された主バーナを介して燃焼チャンバ２２に供給される。燃料ラインには、燃料バルブ２７が配置されており、この燃料バルブは、部分的送電停止の場合において、主バーナを介した燃焼チャンバ２２への燃料Ｆの供給を遮断する。ガスタービン１２にも点火用バーナが備えられている場合、部分的送電停止の場合において、上記点火用バーナには、燃料が供給され続ける。
【００２９】
圧縮機２０は、動作中において、供給された燃料Ｆの燃焼に必要な量よりも著しく多い外気Ｕを吸引して圧縮するように設計されている。このため、ガスタービン１２は、圧縮機出口において、空気引出ライン２８を備え、この空気引出ラインを用いて、圧縮機から出る比較的大量の空気を引き出して例えば空気分離施設（図示略）などに導く。ここで、空気分離施設のために圧縮機から出る空気を引き出すことは、バルブ３０を用いて制御されており、このバルブは、従来の態様で、圧縮機ハウジングに直近に設けられている。すなわち、バルブ３０は、入口側において空気引出ライン２８に配置されている。
【００３０】
図１に示す第１の例示的な実施形態における発電所１０の動作中において、圧縮機２０で圧縮された空気は、バーナに設けられた空気経路を介して燃焼チャンバ２２内に導入される。燃焼チャンバ２２内に燃焼空気を追加することは、対応するバーナ段のバーナを介して行う。その後、燃料−空気の混合物は、燃焼して高温ガスを形成する。上記高温ガスは、その後、動作しているガスタービンロータ１６のロータブレードにおいてタービンユニット２４内で膨張する。これにより、ガスタービンロータ１６に強固に連結されている発電機ロータ１８を駆動し、このため、発電機１４は、この期間中に、電気エネルギーを発生させて上記電気エネルギーを配電網１５に供給する。
【００３１】
図２は、燃焼チャンバ２２内の圧力プロファイルを示す。ガスタービン１２が任意ではあるが一定の負荷を与えなければならない仮定の下で、時間ｔ０まで、圧力プロファイルは、一定である（通常動作）。
【００３２】
図３は、ガスタービンロータ１６の及びガスタービンロータに強固に結合される発電機ロータ１８の回転速度を示しており、時間ｔ０までの回転速度ｎ０は、配電網１５のグリッド周波数によってあらかじめ定められている。
【００３３】
時間ｔ０において、部分的送電停止は、例えば配電網１５から発電機１４を意図せず分離した結果として、発生する。発電機１４と配電網１５との間の接触がなくなる結果として、ロータ１６、１８の回転速度は、もはや、配電網１５のグリッド周波数によりあらかじめ定められない。同様に、電気的に必要なパワーにより事前に発生された制動作用は、排除される。
【００３４】
従来から公知のガスタービンの場合、燃焼チャンバ内の圧力は、部分的送電停止後に比較的迅速に低下する。燃焼チャンバ圧力ｐの上記プロファイルは、破線の特性曲線４２のように、図２に概略的に示される。上記プロファイルは、破線で示す特性曲線４０により図３で示される回転速度プロファイルの結果として生じる。したがって、ロータの回転速度は、大きい勾配で−すなわち比較的迅速に−最大過速度ｎ１まで増加し、その後、比較的大きい勾配で低下するが、これは、比較的大きい勾配であるが負の符号を有する勾配で短期的なアンダーシュートの後に設定値回転速度ｎ０まで低下する。
【００３５】
本発明において、燃焼チャンバ２２の圧力降下を減速させるために、部分的送電停止の場合に−すなわち時間ｔ０に−、または部分的送電停止の直後−すなわち時間ｔ０の直後に−、ガスタービン１２の過速度を制限するように、追加のガス量を燃焼チャンバに供給する。図１に示す実施形態における発電所において、これは、空気引出ライン２８に配置されているバルブ３０を用いて達成されており、このバルブは、部分的送電停止の場合に上述のように閉鎖されておらず、むしろ開放されたままである。その後にガスタービンで設定される圧力状態は、空気引出ライン２８内でバルブ３０の下流側に配置されるガス量、すなわち圧縮機から出る空気が、即座にその流動方向を反転させ、空気経路を介した燃焼チャンバ２２へ遅延なく流入する。このため、空気引出ライン２８は、ガス蓄積部として機能する。空気引出ライン２８から追加のガス量を設けること、及びそこに蓄積されるガス量を燃焼チャンバ２２内に供給することにより、燃焼チャンバ２２内の圧力降下は、従来技術と比較して遅延される。これは、図２に示されている。上記図において実線で示す特性曲線４４は、本発明における方法を実施している間の燃焼チャンバ２２の圧力プロファイルであってその圧力低減が遅延されている圧力プロファイルを示す。
【００３６】
燃焼チャンバ２２内の圧力降下が遅延されているまたはゆっくりである結果として、燃料バルブ２７と燃料ノズルとの間にある燃料ラインに残存する残余燃料は、ガス量内に追加的に供給されずに残存する残余燃料が後続して流動することと比較して、燃焼チャンバ２２へよりゆっくりと放出される。これにより、初めて、燃焼する残余燃料が少なくなり、このため、初めて、燃焼チャンバ２２内で発生する熱出力が小さくなる、という結果となる。したがって、高温ガスは、タービンユニット２４におけるガスタービンロータ１６により小さいエネルギーを与える。部分的送電停止直後の時間に関してパワーの出力を遅延させる結果として、ガスタービンロータ１６の最大過速度ｎ２を低減する。これは、図３で視覚化されており、この図３において、符号４６で示す特性曲線は、ロータの回転速度プロファイルを示しており、この回転速度は、追加のガス量を燃焼チャンバ２２に供給すると、部分的送電停止後の時間ｔ０において上昇する。最大過速度に達した後に公称回転速度ｎ０に低下することが従来よりもゆっくりとした勾配でかつ高い回転速度で行われているにもかかわらず、これは、従来そうでなければ発生する過速度ｎ１よりも構成部材に対してかける負荷が小さくなる。
【００３７】
図４に概略的に示す本発明の別の実施形態において、空気引出ライン２８に替えてガスタンク３６をガス蓄積部として使用することが可能であり、このガスタンクには、例えば圧縮機２０から引き出された圧縮空気が充填されている。図１から別の方法でわかる特徴は、同一の参照符号で図４に示す。
【００３８】
本発明において重要でないことが自明であることは、図１及び図４に概略的に示す燃焼チャンバ２２が環状燃焼チャンバとしてすなわちいわゆる管状燃焼チャンバとして設けられていることであり、ガスタービンは、例えば２つのまたは優位にはそれより多くを有してもよい。
【００３９】
図４に示す解決法は、定置ガスタービンに関して特に適しており、この定置ガスタービンは、一般的にこのようなガスタービン１２がタービンユニットでまたは燃焼チャンバで使用する冷却及び封止空気とは別に圧縮空気を著しく引き出すことを示さないので、高発熱のまたは比較的高発熱の燃料で動作することを意図している。したがって、図４に示す圧縮機２０は、タービンユニット２４で提供される熱出力に適するように寸法付けられている。
【００４０】
両実施形態は、各場合において、ガスタービン１２の動作を調整するための１つのデバイス３４を備える。デバイス３４は、少なくとも１つの入力部Ｅを備え、この入力部Ｅには、ガスタービン１２の負荷状態を示す信号または発電機１４と配電網１５との結合状態を示す信号が供給される。さらに、デバイス３４は、その信号が作動素子、すなわちバルブ３０を制御する出力部３８を備え、この作動素子を用いて、ガスタービン１２の動作中に燃焼チャンバ２２内に供給することを意図していないガス量をガスタービン１２の燃焼チャンバ２２に供給する。
【００４１】
図１及び図４に示す例示的な実施形態は、単に本発明を説明するための機能を果たしており、本発明を限定しない。特に複数の燃焼チャンバ２２を設けることが可能であり、この燃焼チャンバは、各場合において、１つの点火用バーナ及び１つの主バーナを備え、各場合において１以上の段を有する。本発明は、ガス状燃料を用いた例に基づいて説明された。しかしながら、ガス状燃料を使用することは、必須ではない。
【００４２】
本発明は、部分的送電停止の例に基づいて説明された。上述した事項は、それにもかかわらず、急速な運転停止に同様に適用する。ここで、上記事項は、単に、急速な運転停止がガスタービンの停止を引き起こすという差異を観測する必要があるに過ぎない。
【００４３】
全体として、本発明は、部分的送電停止の場合にガスタービン１２の過速度を制限するための方法に関し、この方法は、ガスタービン１２の燃焼チャンバ２２にある燃料Ｆを燃焼して燃焼空気を供給することによってガスタービン１２を動作させるステップを有する。また、本発明は、このような動作を調整するためのデバイス３４に、並びに、ガスタービン１２及び発電機１４を有する発電所１０に、関する。部分的送電停止の場合におけるガスタービンロータ１６の最大過速度をさらに低減するために、部分的送電停止時または部分的送電停止の直後に、そうでなければ供給される燃焼空気に加えて、及び、そうでなければ供給される燃焼燃料流に加えて、追加のガス量を燃焼チャンバ２２に供給することを提案する。
【符号の説明】
【００４４】
１０  発電所，１２  ガスタービン，１４  発電機，１５  配電網，２０  圧縮機，２２  燃焼チャンバ，２８  空気引出ライン（ガス蓄積部），３０  バルブ（作動素子），３１  ライン，３４  デバイス，３６  ガスタンク（ガス蓄積部），３８  出力部，Ｅ  入力部，Ｆ  燃料
【図１】
2013544336.tif 000003
【図２】
2013544336.tif 000004
【図３】
2013544336.tif 000005
【図４】
2013544336.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月31日(2012.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的送電停止及び／または急速な運転停止の場合にガスタービン（１２）を動作させるための方法であって、
空気経路を介した燃焼空気の追加と共に前記ガスタービン（１２）の燃焼チャンバ（２２）内で燃料（Ｆ）を燃焼することによって前記ガスタービン（１２）を動作させるステップと、
負荷を駆動させるステップと、
を有し、
前記燃焼チャンバ内の圧力レベルの低下を遅延させるために、部分的送電停止もしくは急速な運転停止時または部分的送電停止もしくは急速な運転停止の直後に、前記空気経路を介して追加のガス量を前記燃焼チャンバ（２２）に供給することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ガス量が、ガス蓄積部から引き出されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧縮空気をガス量として使用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスタービン（１２）の動作中において、前記ガスタービン（１２）の圧縮機（２０）内で圧縮されたごく一部の空気が、空気引出ライン（２８）を介して前記圧縮機から引き出され、
部分的送電停止または急速な運転停止の場合において、前記空気引出ライン（２８）内を流動する圧縮空気が、ガス量として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
動作中において、前記ガスタービン（１２）が、配電網（１５）に接続される発電機（１４）を駆動し、
部分的送電停止が、前記発電機（１４）から与えられる電力が突然減少する結果として、または前記発電機（１４）が前記配電網（１５）から分離する結果として、発生することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
部分的送電停止が、無計画の態様で発生する、または、模擬されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ガスタービン（１２）の動作を調整するためのデバイス（３４）であって、
−  前記ガスタービン（１２）の負荷状態を示す信号または発電機（１４）と配電網（１５）との間の結合状態を示す信号が供給される入力部（Ｅ）を有し、
−  その信号が作動素子（３０）を制御する出力部（３８）であって、当該出力部（３８）を用いて、空気経路を介して前記ガスタービン（１２）の燃焼チャンバ（２２）にガス量を供給する、出力部（３８）を有し、
−  出力信号を入力信号の関数として制御するユニットを有し、
−  請求項１から６のいずれか１項に記載の方法を実行するためのものであることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
少なくとも１つの燃焼チャンバ（２２）と１つの圧縮機とを有するガスタービン（１２）を備え、空気経路を介して前記圧縮機（２０）によりもたらされる燃焼空気を前記燃焼チャンバ（２２）に供給し、燃料（Ｆ）を前記燃焼チャンバ（２２）に供給する、発電所（１０）であって、
所定のガス量が充填され、前記ガスタービンの外側に配置されたチャンバが設けられており、
前記燃焼空気に加えて、及び、前記燃料（Ｆ）に加えて、前記空気経路を介して前記ガス量を前記燃焼チャンバ（２２）に供給する手段が設けられていることを特徴とする発電所。
【請求項９】
前記チャンバが、ガスタンク（３６）に配置されており、
前記手段が、前記ガスタンク（３６）を前記燃焼チャンバ（２２）に接続するライン（３１）を備え、
前記ライン（３１）が、当該ラインを開閉するための作動素子（３０）に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の発電所。
【請求項１０】
請求項７に記載のデバイス（３４）を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の発電所。
【国際調査報告】
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