(57)【要約】【課題】キャットバック現象を抑えつつ、燃料供給停止中の昇圧空気の有効利用を図る。【解決手段】ガスタービン１０の燃焼器３０は、車室１６内に配置され燃料が内部で燃焼する筒４１を有し、筒４１を形成する板材には、空気を受け入れる入口孔、入口孔からの空気が流れる冷却空気流路４３、及び冷却空気流路４３を通った空気を筒４１の外周側に噴出する出口孔が形成されている。冷却装置６０は、車室１６内の空気を外部に抽気してから、空気を燃焼器３０の冷却空気流路４３内に導く燃焼器冷却用ライン７１と、ガスタービン１０に対して独立に運転可能で、車室１６からの空気を昇圧するブースト圧縮機７７と、を有する。制御装置１００は、燃焼器３０への燃料供給中に、ブースト圧縮機７７を動作させると共に、燃焼器３０への燃料供給停止中に、ブースト圧縮機７７を動作させる圧縮機制御部１０４を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器及び前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、前記燃焼器を冷却する燃焼器冷却系を有する冷却装置と、前記冷却装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に覆う車室と、を有し、
前記燃焼器は、前記車室内に配置され内部を前記燃焼ガスが流れる筒を有し、前記筒を形成する板材には、空気を受け入れる入口孔、前記入口孔からの前記空気が流れる冷却空気流路、及び前記冷却空気流路を通った前記空気を前記筒の外周側に噴出する出口孔が形成され、
前記燃焼器冷却系は、前記車室と前記入口孔とを接続する燃焼器冷却用ラインと、前記ガスタービンに対して独立に運転可能で、前記燃焼器冷却用ライン中に設けられたブースト圧縮機と、を有し、
前記制御装置は、前記燃焼器への燃料供給中に、前記ブースト圧縮機を動作させると共に、前記燃焼器への燃料供給停止中に、前記ブースト圧縮機を動作させる圧縮機制御部を有する、
ガスタービン設備。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン設備において、
前記圧縮機制御部は、前記燃焼器への燃料供給が停止してから、予め定めた条件を満たす時点までの空気撹拌必要期間、少なくとも一時的に前記ブースト圧縮機を動作させ、前記空気撹拌必要期間の経過後、前記燃焼器への燃料供給が再開されない限り、前記ブースト圧縮機を動作させない、
ガスタービン設備。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービン設備において、
前記圧縮機制御部は、前記空気撹拌必要期間中で、前記車室中の前記上部の温度と前記下部の温度との温度差が前記予め定められた温度差以上になると、前記ブースト圧縮機を動作させる、
ガスタービン設備。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のガスタービン設備において、
前記圧縮機制御部は、前記空気撹拌必要期間中、前記ブースト圧縮機を間欠的動作させる、
ガスタービン設備。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
複数の前記燃焼器を備え、複数の前記燃焼器は、前記軸線を基準とした周方向に並んで配置され、
複数の前記燃焼器のそれぞれの前記筒の前記出口孔は、前記筒の、少なくとも、前記軸線側の部分及び前記軸線側とは反対側の部分とに、複数分布している、
ガスタービン設備。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタービン設備において、
前記燃焼器冷却用ラインは、前記車室内の空気を前記ブースト圧縮機に導く抽気ラインと、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気が流れる冷却空気メインラインと、前記冷却空気メインラインから複数の前記燃焼器毎に分岐し、複数の燃焼器における前記冷却空気流路に前記空気を導く冷却空気分岐ラインと、を有し、
複数の前記冷却空気分岐ライン毎に、前記冷却空気分岐ラインを通る空気の流量を調節する分岐空気弁が設けられ、
前記制御装置は、複数の前記分岐空気弁をそれぞれ独自に開閉させる弁制御部を有し、
前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給停止中、複数の前記燃焼器のうちで、前記車室中で前記抽気ラインとの接続位置に最も近い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインの前記分岐空気弁を閉じ、前記車室中で前記抽気ラインとの接続位置から最も遠い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインの前記分岐空気弁を開ける、
ガスタービン設備。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
前記冷却装置は、前記車室内の空気を外部に抽気して、前記空気を前記タービンロータに導くロータ冷却系と、前記燃焼器への燃料供給停止中に、前記ブースト圧縮機で昇圧された前記空気を前記ロータ冷却系に導く連結系と、を有する、
ガスタービン設備。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービン設備において、
前記連結系は、前記燃焼器冷却用ライン中で前記ブースト圧縮機が設けられている位置よりも前記燃焼器側に接続され、前記ブースト圧縮機で昇圧された前記空気を前記ロータ冷却系に導く連結ラインと、前記連結ラインに設けられている連結制御弁と、を有し、
前記制御装置は、前記燃焼器への燃料供給中に前記連結制御弁を閉じ、燃料供給停止中に前記連結制御弁を開ける弁制御部を有する、
ガスタービン設備。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービン設備において、
前記燃焼器冷却系は、前記燃焼器冷却用ライン中で、前記連結ラインが接続されている位置よりも前記燃焼器側に設けられている燃焼器冷却制御弁を有し、
前記制御装置の前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給中に前記燃焼器冷却制御弁を開けると共に、燃料供給停止中に前記燃焼器冷却制御弁を開ける、
ガスタービン設備。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスタービン設備において、
前記制御装置の前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給停止中、前記燃焼器冷却制御弁及び前記連結制御弁を共に開ける、
ガスタービン設備。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
前記ロータ冷却系は、前記車室内の空気を外部に抽気して、前記空気を前記タービンロータに導くロータ冷却用ラインと、前記ロータ冷却用ラインに設けられているロータ冷却制御弁と、を有し、
前記連結ラインは、前記ロータ冷却用ライン中で、前記ロータ冷却制御弁が設けられている位置よりも前記タービンロータ側に接続され、
前記制御装置の前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給中に前記ロータ冷却制御弁を開け、燃料供給停止中に前記ロータ冷却制御弁を閉じる、
ガスタービン設備。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
前記燃焼器冷却系は、前記燃焼器冷却用ライン中で、前記ブースト圧縮機が設けられている位置よりも前記車室側に接続されて、大気を吸い込む吸気ラインと、前記吸気ラインを通る大気中の異物を除去するフィルタと、前記吸気ライン中で、前記フィルタよりも前記燃焼器冷却用ラインとの接続位置側に設けられている吸気制御弁と、を有し、
前記制御装置は、前記燃焼器への燃料供給中に前記吸気制御弁を閉じ、燃料供給停止中に前記吸気制御弁を開ける、
ガスタービン設備。
【請求項１３】
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器及び前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンの部品を冷却する冷却装置の運転方法であって、
前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に覆う車室と、を有し、
前記燃焼器は、前記車室内に配置され内部を前記燃焼ガスが流れる筒を有し、前記筒を形成する板材には、空気を受け入れる入口孔、前記入口孔からの前記空気が流れる冷却空気流路、及び前記冷却空気流路を通った前記空気を前記筒の外周側に噴出する出口孔が形成され、
前記冷却装置は、前記燃焼器を冷却する燃焼器冷却系統を有し、
前記燃焼器冷却系統は、前記車室と前記入口孔とを接続する燃焼器冷却用ラインと、前記ガスタービンに対して独立に運転可能で、前記燃焼器冷却用ライン中に設けられたブースト圧縮機と、を有する、
冷却装置の運転方法において、
前記燃焼器への燃料供給中に前記ブースト圧縮機を動作させて、前記燃焼器冷却用ラインを介して、前記車室内の空気を前記筒の前記冷却空気流路に流入させて、前記筒を冷却する燃焼器冷却工程と、
前記燃焼器への燃料供給停止中、前記ブースト圧縮機を動作させて、前記燃焼器冷却用ラインを介して、前記車室内の空気を前記筒の前記冷却空気流路に流入させ、前記空気を前記車室内に戻す車室内空気撹拌工程と、
を実行する冷却装置の運転方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の冷却装置の運転方法において、
前記燃焼器への燃料供給が停止してから、予め定めた条件を満たす時点までの空気撹拌必要期間中、少なくとも一時的に前記ブースト圧縮機を動作させて前記車室内空気撹拌工程を実行し、
前記空気撹拌必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されれば、前記車室内空気撹拌工程を実行せず、前記燃焼器冷却工程を実行し、
前記空気撹拌必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されなければ、前記空気撹拌必要期間の経過後、前記車室内空気撹拌工程を実行しない、
冷却装置の運転方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の冷却装置の運転方法において、
前記空気撹拌必要期間中で、前記車室中の前記上部の温度と前記下部の温度との温度差が前記予め定められた温度差以上になると、前記ブースト圧縮機を動作させて前記車室内空気撹拌工程を開始する、
冷却装置の運転方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の冷却装置の運転方法において、
前記空気撹拌必要期間中、前記車室内空気撹拌工程を間欠的に実行する、
冷却装置の運転方法。
【請求項１７】
請求項１３から１６のいずれか一項に記載の冷却装置の運転方法において、
前記ガスタービンは、複数の前記燃焼器を備え、複数の燃焼器は前記軸線を基準とした周方向に並んで配置されており、
前記燃焼器冷却用ラインは、前記車室内の空気を前記ブースト圧縮機に導く抽気ラインと、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気が流れる冷却空気メインラインと、冷却空気メインラインから複数の前記燃焼器毎に分岐し、複数の燃焼器における前記冷却空気流路に前記空気を導く冷却空気分岐ラインと、を有しており、
前記車室内空気撹拌工程では、前記冷却空気メインラインから、複数の前記燃焼器のうちで、前記車室中で前記抽気ラインとの接続位置に最も近い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインへの空気の流入を抑制し、前記冷却空気メインラインから、複数の前記燃焼器のうちで、前記接続位置から最も遠い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインへの空気の流入を促進する、
冷却装置の運転方法。
【請求項１８】
請求項１３から１７のいずれか一項に記載の冷却装置の運転方法において、
前記冷却装置は、前記車室内の空気を前記車室から抽気して、前記空気を前記タービンロータに導くロータ冷却系を有しており、
前記燃焼器への燃料供給中に、前記ロータ冷却系からの空気を前記タービンロータに供給して、前記タービンロータを冷却する第一ロータ冷却工程と、
前記燃焼器への燃料供給停止中に前記ブースト圧縮機を動作させ、前記ロータ冷却系を介して、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気を前記タービンロータに供給して、前記タービンロータを冷却する第二ロータ冷却工程と、
を実行する冷却装置の運転方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の冷却装置の運転方法において、
前記第二ロータ冷却工程では、前記ブースト圧縮機で昇圧されて前記ロータ冷却系に流入した空気の流れであって、前記ロータ冷却系内における前記車室側への流れを抑制し、前記ロータ冷却系内における前記タービンロータ側への流れ促進する、
冷却装置の運転方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の冷却装置の運転方法において、
前記燃焼器冷却工程では、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気の前記ロータ冷却系への流入を抑制し、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気の前記燃焼器への流入を促進する、
冷却装置の運転方法。
【請求項２１】
請求項１８から２０のいずれか一項に記載の冷却装置の運転方法において、
前記燃焼器への燃料供給停止後から予め定められた時点までの冷却必要期間中、少なくとも一時的に前記第二ロータ冷却工程を実行し、
前記冷却必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されれば、前記第二ロータ冷却工程を実行せず、前記燃焼器冷却工程及び前記第一ロータ冷却工程を実行し、
前記冷却必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されなければ、前記冷却必要期間経過後、前記第二ロータ冷却工程を実行しない、
冷却装置の運転方法。
【請求項２２】
請求項１８から２１のいずれか一項に記載の冷却装置の運転方法において、
前記燃焼器への燃料供給停止中、前記車室内空気撹拌工程と前記第二ロータ冷却工程とを並行して実行する、
冷却装置の運転方法。
【請求項２３】
請求項１８から２２のいずれか一項に記載の冷却装置の運転方法において、
前記第二ロータ冷却工程では、前記ブースト圧縮機により、前記燃焼器冷却系内に大気を吸い込んで、前記ロータ冷却系を介して前記大気を前記タービンロータに供給する、
冷却装置の運転方法。
【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冷却装置を備えているガスタービン設備、及び前記冷却装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、大気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、これを回転可能に覆う圧縮機車室と、を有している。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、これを回転可能に覆うタービン車室と、を有している。圧縮機ロータとタービンロータとは同一軸線上に位置し、互いに連結されてガスタービンロータを成している。また、圧縮機車室とタービン車室も、互いに連結されてガスタービン車室を成している。
【０００３】
このガスタービンで、燃焼器への燃料供給が停止された状態では、ガスタービン車室内に高温の空気が滞留し、時間の経過と共に、ガスタービン車室内の上部に高温の空気が集まり、ガスタービン車室の下部に相対的に温度の低い空気が集まる。この結果、ガスタービン車室の上部がガスタービン車室の下部よりも相対的に温度が高まる。このため、ガスタービン車室の上部がガスタービン車室の下部よりも相対的に膨張し、ガスタービン車室が猫の背中のように変形する、いわゆるキャットバック現象が発生する。
【０００４】
このキャットバック現象が発生すると、ガスタービンロータとガスタービン車室との間の間隔が部分的に狭まり、ガスタービンロータとガスタービン車室とが接触するおそれがある。
【０００５】
そこで、以下の特許文献１では、キャットバック現象を抑える設備を開示している。この設備は、圧縮機から圧縮空気を燃焼器に供給する圧縮空気供給流路から分岐し、この圧縮空気をタービンの静翼に導く分岐流路と、分岐流路中に設けられたブースト圧縮機と、を備えている。燃焼器に燃料が供給されて、ガスタービンが駆動している際、ブースト圧縮機を動作させる。圧縮空気供給流路中の空気の一部は、分岐流路に流入し、ブースト圧縮機で昇圧される。この圧縮空気は、分岐流路を経て、静翼中の冷却媒体流路を流れ、この静翼を冷却する。
【０００６】
この設備は、さらに、静翼中の冷却媒体流路を流れた圧縮空気を前述の圧縮空気供給流路に戻す戻し流路を備えている。この設備では、燃焼器への燃料供給が停止している際も、ブースト圧縮機を動作させる。圧縮空気供給流路中の空気の一部は、分岐流路に流入し、ブースト圧縮機で昇圧される。この圧縮空気は、静翼中の冷却媒体流路に流入した後、戻し流路を介して、圧縮空気供給流路に戻る。
【０００７】
この設備では、燃焼器への燃料供給が停止している際も、ブースト圧縮機を動作させることで、タービン車室内に残留する高温の空気を撹拌することで、キャットバック現象を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−０９０８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、ガスタービン車室の内部には複数の燃焼器が環状に並んでいる。そのため、特許文献１に記載の技術を用いてガスタービン車室内の空気を撹拌しても、環状に配列された複数の燃焼器によってガスタービン車室内の空気の流動が妨げられ、効率的にキャットバック現象を抑制できない可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、キャットバック現象を効果的に抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービン設備は、
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器及び前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、前記燃焼器を冷却する燃焼器冷却系を有する冷却装置と、前記冷却装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に覆う車室と、を有し、前記燃焼器は、前記車室内に配置され内部を前記燃焼ガスが流れる筒を有し、前記筒を形成する板材には、空気を受け入れる入口孔、前記入口孔からの前記空気が流れる冷却空気流路、及び前記冷却空気流路を通った前記空気を前記筒の外周側に噴出する出口孔が形成され、前記燃焼器冷却系は、前記車室と前記入口孔とを接続する燃焼器冷却用ラインと、前記ガスタービンに対して独立に運転可能で、前記燃焼器冷却用ライン中に設けられたブースト圧縮機と、を有し、前記制御装置は、前記燃焼器への燃料供給中に、前記ブースト圧縮機を動作させると共に、前記燃焼器への燃料供給停止中に、前記ブースト圧縮機を動作させる圧縮機制御部を有する。
【００１２】
当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給中、ブースト圧縮機で昇圧された空気を燃焼器における筒の冷却空気流路に送ることで、筒を冷却することができる。また、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内の空気をブースト圧縮で昇圧し、昇圧された空気を燃焼器における筒の冷却空気流路に送る。この冷却空気流路を通った空気は、出口孔から筒の外周側に噴出する。このため、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内の空気を撹拌することで、車室内の温度の均一化を図ることができ、キャットバック現象を抑制できる。しかも、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内に配置されている燃焼器の筒から空気を噴出するので、この筒に妨げられることなく、この空気で車室内の空気を効率的に撹拌することができる。
【００１３】
また、当該ガスタービン設備では、筒の冷却空気流路に送った空気の全てをキャットバック現象の抑制に有効することができる。さらに、当該ガスタービン設備では、車室中で温度の均一化を図りたい領域に配置されている筒から、空気を噴出するので、車室中で温度の均一化を図りたい領域に筒から噴出した空気を導く流路を別途設ける必要がなく、設備コストを抑えることができる。
【００１４】
ここで、前記ガスタービン設備において、前記圧縮機制御部は、前記燃焼器への燃料供給が停止してから、予め定めた条件を満たす時点までの空気撹拌必要期間、少なくとも一時的に前記ブースト圧縮機を動作させ、前記空気撹拌必要期間の経過後、前記燃焼器への燃料供給が再開されない限り、前記ブースト圧縮機を動作させなくてもよい。
【００１５】
当該ガスタービン設備では、空気撹拌必要期間経過後、ブースト圧縮機を動作させないので、ブースト圧縮機の動作のための消費エネルギーを抑えることができる。すなわち、当該ガスタービン設備では、ブースト圧縮機のランニングコストを抑えることができる。
【００１６】
また、前記空気撹拌必要期間中、少なくとも一次的にブースト圧縮機を動作させる前記ガスタービン設備において、前記圧縮機制御部は、前記空気撹拌必要期間中で、前記車室中の前記上部の温度と前記下部の温度との温度差が前記予め定められた温度差以上になると、前記ブースト圧縮機を動作させてもよい。
【００１７】
また、前記空気撹拌必要期間中、少なくとも一次的にブースト圧縮機を動作させる、以上のいずれかの前記ガスタービン設備において、前記圧縮機制御部は、前記空気撹拌必要期間中、前記ブースト圧縮機を間欠的動作させてもよい。
【００１８】
また、以上のいずれかの前記ガスタービン設備において、複数の前記燃焼器を備え、複数の前記燃焼器は、前記軸線を基準とした周方向に並んで配置され、複数の前記燃焼器のそれぞれの前記筒の前記出口孔は、前記筒の、少なくとも、前記軸線側の部分及び前記軸線側とは反対側の部分とに、複数分布していてもよい。
【００１９】
当該ガスタービン設備では、車室内に配置されている複数の燃焼器の各筒から、少なくとも軸線側とその反対側とに空気が噴出されるので、車室内で空気が淀みやすい領域を含め車室内全体の空気を燃焼器の筒に妨げられることなく効果的に撹拌することができる。
【００２０】
複数の前記燃焼器を備えている前記ガスタービン設備において、前記燃焼器冷却用ラインは、前記車室内の空気を前記ブースト圧縮機に導く抽気ラインと、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気が流れる冷却空気メインラインと、前記冷却空気メインラインから複数の前記燃焼器毎に分岐し、複数の燃焼器における前記冷却空気流路に前記空気を導く冷却空気分岐ラインと、を有し、複数の前記冷却空気分岐ライン毎に、前記冷却空気分岐ラインを通る空気の流量を調節する分岐空気弁が設けられ、前記制御装置は、複数の前記分岐空気弁をそれぞれ独自に開閉させる弁制御部を有し、前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給停止中、複数の前記燃焼器のうちで、前記車室中で前記抽気ラインとの接続位置に最も近い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインの前記分岐空気弁を閉じ、前記車室中で前記抽気ラインとの接続位置から最も遠い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインの前記分岐空気弁を開けてもよい。
【００２１】
当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内での空気の大きな流れとして、前述の接続位置に近づく流れが形成される。このため、車室内における周方向の全域にわたる空気を効率的に燃焼器冷却系に導くことができ、車室内の温度を効率的に均一化することができる。
【００２２】
以上のいずれかの前記ガスタービン設備において、前記冷却装置は、前記車室内の空気を外部に抽気して、前記空気を前記タービンロータに導くロータ冷却系と、前記燃焼器への燃料供給停止中に、前記ブースト圧縮機で昇圧された前記空気を前記ロータ冷却系に導く連結系と、を有してもよい。
【００２３】
当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給中、燃焼器冷却系により、車室内から抽気した空気で燃焼器の筒を冷却することができる。また、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給中、ロータ冷却系により、車室内から抽気した空気でタービンロータを冷却することができる。さらに、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中であっても、燃焼器冷却系のブースト圧縮機により昇圧された空気を、連結系及びロータ冷却系を介して、タービンロータに送ることができる。よって、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中であっても、タービンロータを冷却することができる。
【００２４】
前記連結系を有する前記ガスタービン設備において、前記連結系は、前記燃焼器冷却用ライン中で前記ブースト圧縮機が設けられている位置よりも前記燃焼器側に接続され、前記ブースト圧縮機で昇圧された前記空気を前記ロータ冷却系に導く連結ラインと、前記連結ラインに設けられている連結制御弁と、を有し、前記制御装置は、前記燃焼器への燃料供給中に前記連結制御弁を閉じ、燃料供給停止中に前記連結制御弁を開ける弁制御部を有してもよい。
【００２５】
当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給中、連結制御弁が閉じているので、ブースト圧縮機で昇圧された空気は、連結ラインには流れず、専ら、燃焼器冷却用ラインに流れる。よって、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給中、ブース圧縮機で昇圧された空気を効率的に燃焼器の筒へ送ることができる。
【００２６】
前記連結制御弁を有する前記ガスタービン設備において、前記燃焼器冷却系は、前記燃焼器冷却用ライン中で、前記連結ラインが接続されている位置よりも前記燃焼器側に設けられている燃焼器冷却制御弁を有し、前記制御装置の前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給中に前記燃焼器冷却制御弁を開けると共に、燃料供給停止中に前記燃焼器冷却制御弁を開けてもよい。
【００２７】
また、前記燃焼器冷却制御弁を有する前記ガスタービン設備において、前記制御装置の前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給停止中、前記燃焼器冷却制御弁及び前記連結制御弁を共に開けてもよい。
【００２８】
前記連結ラインを有する、以上のいずれかの前記ガスタービン設備において、前記ロータ冷却系は、前記車室内の空気を外部に抽気して、前記空気を前記タービンロータに導くロータ冷却用ラインと、前記ロータ冷却用ラインに設けられているロータ冷却制御弁と、を有し、前記連結ラインは、前記ロータ冷却用ライン中で、前記ロータ冷却制御弁が設けられている位置よりも前記タービンロータ側に接続され、前記制御装置の前記弁制御部は、前記燃焼器への燃料供給中に前記ロータ冷却制御弁を開け、燃料供給停止中に前記ロータ冷却制御弁を閉じてもよい。
【００２９】
当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、ブースト圧縮機で昇圧された空気が連結ラインを介して、ロータ冷却用ラインに流入する。当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、ロータ冷却用ライン中で連結ラインとの接続位置よりも車室側に設けられているロータ冷却制御弁が閉じているので、連結ラインからロータ冷却用ラインに流入した空気は、車室側に流れず、専ら、タービンロータ側に流れる。よって、当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、ブースト圧縮機で昇圧された空気を効率的にタービンロータに送ることができる。
【００３０】
また、以上のいずれかの前記ガスタービン設備において、前記燃焼器冷却系は、前記燃焼器冷却用ライン中で、前記ブースト圧縮機が設けられている位置よりも前記車室側に接続されて、大気を吸い込む吸気ラインと、前記吸気ラインを通る大気中の異物を除去するフィルタと、前記吸気ライン中で、前記フィルタよりも前記燃焼器冷却用ラインとの接続位置側に設けられている吸気制御弁と、を有し、前記制御装置は、前記燃焼器への燃料供給中に前記吸気制御弁を閉じ、燃料供給停止中に前記吸気制御弁を開けてもよい。
【００３１】
当該ガスタービン設備では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内の空気の温度よりも低い大気を燃焼器冷却系に取り込み、この空気をブースト圧縮機で昇圧した後、タービンロータに送ることができる。このため、当該ガスタービン設備でも、燃焼器への燃料供給停止中、タービンロータを冷却することができる。
【００３２】
前記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービンの冷却装置の運転方法は、
燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器及び前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンの部品を冷却する冷却装置の運転方法であって、前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に覆う車室と、を有し、前記燃焼器は、前記車室内に配置され内部を前記燃焼ガスが流れる筒を有し、前記筒を形成する板材には、空気を受け入れる入口孔、前記入口孔からの前記空気が流れる冷却空気流路、及び前記冷却空気流路を通った前記空気を前記筒の外周側に噴出する出口孔が形成され、前記冷却装置は、前記燃焼器を冷却する燃焼器冷却系統を有し、前記燃焼器冷却系統は、前記車室と前記入口孔とを接続する燃焼器冷却用ラインと、前記ガスタービンに対して独立に運転可能で、前記燃焼器冷却用ライン中に設けられたブースト圧縮機と、を有する、冷却装置の運転方法において、前記燃焼器への燃料供給中に前記ブースト圧縮機を動作させて、前記燃焼器冷却用ラインを介して、前記車室内の空気を前記筒の前記冷却空気流路に流入させて、前記筒を冷却する燃焼器冷却工程と、前記燃焼器への燃料供給停止中、前記ブースト圧縮機を動作させて、前記燃焼器冷却用ラインを介して、前記車室内の空気を前記筒の前記冷却空気流路に流入させ、前記空気を前記車室内に戻す車室内空気撹拌工程と、を実行する。
【００３３】
当該運転方法では、燃焼器への燃料供給中、ブースト圧縮機で昇圧された空気を燃焼器における筒の冷却空気流路に送ることで、筒を冷却することができる。すなわち、当該運転方法では、燃焼器への燃料供給中、燃焼器冷却工程を実行することで、筒を冷却することができる。また、当該運転方法では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内の空気をブースト圧縮で昇圧し、昇圧された空気を燃焼器における筒の冷却空気流路に送る。この冷却空気流路を通った空気は、出口孔から筒の外周側に噴出する。このため、当該運転方法では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内の空気を撹拌することができる。すなわち、当該運転法では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内空気撹拌工程を実行することで、車室内の空気を撹拌することできる。よって、当該運転法では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内の温度の均一化を図ることができ、キャットバック現象を抑制できる。しかも、当該運転方法では、燃焼器への燃料供給停止中、車室内に配置されている燃焼器の筒から空気を噴出するので、この筒に妨げられることなく、この空気で車室内の空気を効率的に撹拌することができる。
【００３４】
また、当該運転方法では、筒の冷却空気流路に送った空気の全てをキャットバック現象の抑制に有効することができる。さらに、当該運転方法では、車室中で温度の均一化を図りたい領域に配置されている筒から、空気を噴出するので、車室中で温度の均一化を図りたい領域に筒から噴出した空気を導く流路を別途設ける必要がなく、設備コストを抑えることができる。
【００３５】
ここで、前記冷却装置の運転方法において、前記燃焼器への燃料供給が停止してから、予め定めた条件を満たす時点までの空気撹拌必要期間中、少なくとも一時的に前記ブースト圧縮機を動作させて前記車室内空気撹拌工程を実行し、前記空気撹拌必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されれば、前記車室内空気撹拌工程を実行せず、前記燃焼器冷却工程を実行し、前記空気撹拌必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されなければ、前記空気撹拌必要期間の経過後、前記車室内空気撹拌工程を実行しなくてもよい。
【００３６】
また、前記空気撹拌必要期間中、少なくとも一時的に前記車室内空気撹拌工程を実行する、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記空気撹拌必要期間中で、前記車室中の前記上部の温度と前記下部の温度との温度差が前記予め定められた温度差以上になると、前記ブースト圧縮機を動作させて前記車室内空気撹拌工程を開始してもよい。
【００３７】
また、前記空気撹拌必要期間中、少なくとも一時的に前記車室内空気撹拌工程を実行する、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記空気撹拌必要期間中、前記車室内空気撹拌工程を間欠的に実行してもよい。
【００３８】
また、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記ガスタービンは、複数の前記燃焼器を備え、複数の燃焼器は前記軸線を基準とした周方向に並んで配置されており、前記燃焼器冷却用ラインは、前記車室内の空気を前記ブースト圧縮機に導く抽気ラインと、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気が流れる冷却空気メインラインと、冷却空気メインラインから複数の前記燃焼器毎に分岐し、複数の燃焼器における前記冷却空気流路に前記空気を導く冷却空気分岐ラインと、を有しており、前記車室内空気撹拌工程では、前記冷却空気メインラインから、複数の前記燃焼器のうちで、前記車室中で前記抽気ラインとの接続位置に最も近い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインへの空気の流入を抑制し、前記冷却空気メインラインから、複数の前記燃焼器のうちで、前記接続位置から最も遠い燃焼器に接続されている前記冷却空気分岐ラインへの空気の流入を促進してもよい。
【００３９】
また、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記冷却装置は、前記車室内の空気を前記車室から抽気して、前記空気を前記タービンロータに導くロータ冷却系を有しており、前記燃焼器への燃料供給中に、前記ロータ冷却系からの空気を前記タービンロータに供給して、前記タービンロータを冷却する第一ロータ冷却工程と、前記燃焼器への燃料供給停止中に前記ブースト圧縮機を動作させ、前記ロータ冷却系を介して、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気を前記タービンロータに供給して、前記タービンロータを冷却する第二ロータ冷却工程と、を実行してもよい。
【００４０】
当該運転方法では、燃焼器への燃料供給中、第一ロータ冷却工程の実行で、ロータ冷却系からの空気でタービンロータを冷却することができる。さらに、当該運転方法では、燃焼器への燃料供給停止中であっても、第二ロータ冷却工程の実行で、ブースト圧縮機により昇圧された空気を、ロータ冷却系を介して、タービンロータに送ることができる。すなわち、当該運転方法では、燃焼器への燃料供給停止中であっても、タービンロータを冷却することができる。
【００４１】
前記第二ロータ冷却工程を実行する前記冷却装置の運転方法において、前記第二ロータ冷却工程では、前記ブースト圧縮機で昇圧されて前記ロータ冷却系に流入した空気の流れであって、前記ロータ冷却系内における前記車室側への流れを抑制し、前記ロータ冷却系内における前記タービンロータ側への流れ促進してもよい。
【００４２】
前記第二ロータ冷却工程を実行する、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記燃焼器冷却工程では、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気の前記ロータ冷却系への流入を抑制し、前記ブースト圧縮機で昇圧された空気の前記燃焼器への流入を促進してもよい。
【００４３】
前記第二ロータ冷却工程を実行する、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記燃焼器への燃料供給停止後から予め定められた時点までの冷却必要期間中、少なくとも一時的に前記第二ロータ冷却工程を実行し、前記冷却必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されれば、前記第二ロータ冷却工程を実行せず、前記燃焼器冷却工程及び前記第一ロータ冷却工程を実行し、前記冷却必要期間中に前記燃焼器への燃料供給が再開されなければ、前記冷却必要期間経過後、前記第二ロータ冷却工程を実行しなくてもよい。
【００４４】
前記第二ロータ冷却工程を実行する、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記燃焼器への燃料供給停止中、前記車室内空気撹拌工程と前記第二ロータ冷却工程とを並行して実行してもよい。
【００４５】
前記第二ロータ冷却工程を実行する、以上のいずれかの前記冷却装置の運転方法において、前記第二ロータ冷却工程では、前記ブースト圧縮機により、前記燃焼器冷却系内に大気を吸い込んで、前記ロータ冷却系を介して前記大気を前記タービンロータに供給してもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の一態様では、車室が猫の背中のように変形する、いわゆるキャットバック現象を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの要部切欠全体側面図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における冷却装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における燃焼筒の断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明に係る第一実施形態における燃焼筒の要部切欠き斜視図である。
【図７】図４におけるＶII−ＶII線断面図である。
【図８】本発明に係る第一実施形態における各種冷却工程のタイミングチャートである。
【図９】本発明に係る第一実施形態の第一変形例における各種冷却工程のタイミングチャートである。
【図１０】本発明に係る第一実施形態の第二変形例における各種冷却工程のタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係る第二実施形態における冷却装置の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る第二実施形態における各種冷却工程のタイミングチャートである。
【図１３】本発明に係る第二実施形態の第一変形例における各種冷却工程のタイミングチャートである。
【図１４】本発明に係る第二実施形態の第二変形例における冷却装置の構成を示す説明図である。
【図１５】本発明に係る第二実施形態の第三変形例における冷却装置の要部構成を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る変形例における燃焼筒の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明に係るガスタービン設備の各種実施形態及びその変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
「第一実施形態」
以下、本発明に係るガスタービン設備の第一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００５０】
本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１０と、このガスタービン１０の構成部品の一部を冷却する冷却装置６０と、これらを制御する制御装置１００と、を備えている。
【００５１】
ガスタービン１０は、空気を圧縮する圧縮機２０と、圧縮機２０で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器３０と、燃焼ガスにより駆動するタービン５０と、を備えている。
【００５２】
圧縮機２０は、図２に示すように、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を回転可能に覆う圧縮機車室２５と、複数の静翼段２６と、を有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線方向Ｄａの圧縮機側を上流側、タービン側を下流側という。また、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒという。圧縮機ロータ２１は、その軸線Ａｒに沿って軸線方向Ｄａに延びるロータ軸２２と、このロータ軸２２に取り付けられている複数の動翼段２３と、を有する。複数の動翼段２３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼段２３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼２３ａで構成されている。複数の動翼段２３の各下流側には、静翼段２６が配置されている。各静翼段２６は、圧縮機車室２５の内側に設けられている。各静翼段２６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼２６ａで構成されている。ロータ軸２２の径方向外周側と圧縮機車室２５の径方向内周側との間であって、軸線方向Ｄａで静翼２６ａ及び動翼２３ａが配置されている領域の環状の空間は、空気が流れつつ圧縮される空気圧縮流路２９を成す。
【００５３】
タービン５０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ５１と、タービンロータ５１を回転可能に覆うタービン車室５５と、複数の静翼段５６と、を有する。タービンロータ５１は、その軸線Ａｒに沿って軸線方向Ｄａに延びるロータ軸５２と、このロータ軸５２に取り付けられている複数の動翼段５３と、を有する。複数の動翼段５３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼段５３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼５３ａで構成されている。複数の動翼段５３の各上流側には、静翼段５６が配置されている。各静翼段５６は、タービン車室５５の内側に設けられている。各静翼段５６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼５６ａで構成されている。タービン車室５５は、その外殻を構成する筒状のタービン車室本体５５ａと、その内側に固定されている複数の分割環５５ｂとを有する。複数の分割環５５ｂは、いずれも、複数の静翼段５６の相互の間の位置に設けられている。従って、各分割環５５ｂの径方向内側には、動翼段５３が配置されている。ロータ軸５２の外周側とタービン車室５５の内周側との間であって、軸線方向Ｄａで静翼５６ａ及び動翼５３ａが配置されている領域の環状の空間は、燃焼器３０からの燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路５９を成す。ロータ軸５２には、冷却空気が通る冷却空気流路５２ｐが形成されている。また、各動翼５３ａには、ロータ軸５２の冷却空気流路５２ｐに連通した冷却空気流路５３ｐが形成されている。動翼５３ａに形成されている冷却空気流路５３ｐの端は、動翼５３ａの表面で開口している。つまり、動翼５３ａに形成されている冷却空気流路５３ｐは、燃焼ガス流路５９に連通している。
【００５４】
圧縮機ロータ２１とタービンロータ５１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１には、例えば、図示されていない発電機のロータが接続されている。また、圧縮機車室２５とタービン車室５５とは、互いに接続されてガスタービン車室１５を成す。空気圧縮流路２９と燃焼ガス流路５９とは軸線方向Ｄａで離れている。ガスタービン車室１５で、軸線方向Ｄａにおける空気圧縮流路２９と燃焼ガス流路５９との間は、中間車室１６を成す。燃焼器３０は、この中間車室１６に取り付けられている。
【００５５】
燃焼器３０は、図２及び図３に示すように、高温高圧の燃焼ガスＧをタービン５０の燃焼ガス流路５９内に送る燃焼筒（又は尾筒）４１と、この燃焼筒４１内に空気と共に燃料を噴射する燃料噴射器３１と、を有する。燃料噴射器３１は、燃焼筒４１内に燃料を噴射する複数のノズル３２を有する。各ノズル３２には、燃料ライン３４が接続されている。燃料ライン３４には、複数のノズル３２へ供給する燃料の流量を調節する燃料流量調節弁３５が設けられている。燃焼器３０の燃焼筒４１は、中間車室１６内に配置されている。燃焼器３０は、さらに、燃焼筒４１の外周側であってタービン５０の燃焼ガス流路５９側に固定されている冷却空気マニホールド４６を有する。冷却空気マニホールド４６は、燃焼筒４１の外周側との間に冷却空気が溜まる空間を形成する。
【００５６】
図４〜図７に示すように、燃焼筒４１は、外周壁板４１ｏと内周壁板４１ｉとを有して構成されている。外周壁板４１ｏと内周壁板４１ｉとは、ろう付け等で接合されている。外周壁板４１ｏと内周壁板４１ｉとのうち、一方の壁板には、他方側から離れる方向に凹み、且つ燃焼筒４１の中心軸が延びる方向に長い複数の溝４２が形成されている。この溝４２の内面と他方の壁板の面との間は、冷却空気が流れる冷却空気流路４３を成している。外周壁板４１ｏで冷却空気マニホールド４６が設けられている位置には、冷却空気流路４３から冷却空気マニホールド４６内の空間へ貫通する複数の入口孔４４が形成されている。また、外周壁板４１ｏで、冷却空気マニホールド４６の上流側の領域には、冷却空気流路４３から燃焼筒４１外側であって中間車室１６の内側へ貫通する複数の出口孔４５がこの領域内の全周に渡って形成されている。なお、ここでの上流側とは、燃焼器３０にとっての上流側で、燃焼筒４１に対して燃料供給器３１が存在する側をいう。
【００５７】
圧縮機２０は、外気を吸込んで、これが空気圧縮流路２９を通る過程でこの空気を圧縮する。圧縮された空気、つまり圧縮空気は、圧縮機２０の空気圧縮流路２９から中間車室１６内に流入する。この圧縮空気は、燃焼器３０の燃料噴射器３１を介して、燃焼筒４１内に供給される。燃料噴射器３１の複数のノズル３２からは、燃焼筒４１内に燃料が噴射される。この燃料は、燃焼筒４１内の圧縮空気中で燃焼する。この燃焼の結果、燃焼ガスＧが生成され、この燃焼ガスＧが燃焼筒４１からタービン５０の燃焼ガス流路５９内に流入する。この燃焼ガスＧが燃焼ガス流路５９を通ることで、タービンロータ５１は回転する。
【００５８】
冷却装置６０は、図３に示すように、中間車室１６内の空気をこの中間車室１６内から抽気して、この空気を冷却してから昇圧して燃焼筒４１に導く燃焼器冷却系７０と、中間車室１６内の空気をこの中間車室１６内から抽気して、この空気を冷却してからタービンロータ５１のロータ軸５２に導くロータ冷却系８０と、を有する。
【００５９】
燃焼器冷却系７０は、中間車室１６内の圧縮空気をこの中間車室１６内から抽気して、この空気を燃焼筒４１の冷却空気流路４３内に導く燃焼器冷却用ライン７１を有する。さらに、この燃焼器冷却系７０は、この燃焼器冷却用ライン７１中に設けられているクーラーＡ７６及びブースト圧縮機７７を有する。
【００６０】
クーラーＡ７６は、中間車室１６から抽気された圧縮空気を冷却できるものであれば、如何なるものでもよい。具体的に、クーラーＡ７６は、例えば、水等の冷却媒体を用いて圧縮空気を冷却する水冷式のものでも、圧縮空気が通るラインにファン等で風を送って、圧縮空気を冷却する空冷式のものでもよい。ブースト圧縮機７７は、中間車室１６から抽気された圧縮空気を昇圧する。このブースト圧縮機７７は、ガスタービン１０に対して独立に運転可能である。よって、このブースト圧縮機７７は、ガスタービン１０が停止しているときでも運転することができる。
【００６１】
燃焼器冷却用ライン７１は、中間車室１６内の空気をブースト圧縮機７７に導く抽気ライン７２と、ブースト圧縮機７７で昇圧された空気が流れる冷却空気メインライン７３と、冷却空気メインライン７３から複数の燃焼器３０毎に分岐し、それぞれがいずれか一の燃焼器３０に空気を導く冷却空気分岐ライン７４と、を有する。抽気ライン７２は、中間車室１６とクーラーＡ７６とを接続する車室−クーラーＡライン７２ａと、クーラーＡ７６とブースト圧縮機７７の吸込み口とを接続するクーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂと、を有する。冷却空気分岐ライン７４は、冷却空気メインライン７３から複数の燃焼器３０毎に分岐して中間車室１６に接続されている車室外分岐ライン７４ａと、車室外分岐ライン７４ａと燃焼筒４１に設けられている冷却空気マニホールド４６とを接続する車室内分岐ライン７４ｂと、を有する。中間車室１６内の圧縮空気は、車室−クーラーＡライン７２ａ、クーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂ、冷却空気メインライン７３、車室外分岐ライン７４ａ、及び車室内分岐ライン７４ｂを介して、燃焼器３０の冷却空気マニホールド４６内に流入可能である。
【００６２】
ロータ冷却系８０は、中間車室１６内の圧縮空気をこの中間車室１６内から抽気して、この空気をタービン５０のロータ軸５２に導くロータ冷却用ライン８１を有する。さらに、このロータ冷却系８０は、このロータ冷却用ライン８１中に設けられているクーラーＢ８６及び慣性フィルタ８７を有する。
【００６３】
クーラーＢ８６は、クーラーＡ７６と同様、中間車室１６から抽気された圧縮空気を冷却できるものであれば、如何なるものでもよく、例えば、水冷式のものでも、空冷式のものでもよい。慣性フィルタ８７は、曲がっている流路が内部に形成されおり、慣性で直進しようとする空気中の異物を捕捉する部分を持っているものである。なお、ここに用いるフィルタは、このような慣性フィルタでなくてもよい。また、フィルタは、ロータ冷却系８０に必須のものではなく、省略してもよい。
【００６４】
ロータ冷却用ライン８１は、中間車室１６とクーラーＢ８６とを接続する車室−クーラーＢライン８２と、クーラーＢ８６と慣性フィルタ８７とを接続するクーラーＢ−フィルタライン８３と、慣性フィルタ８７と中間車室１６とを接続するフィルタ−車室ライン８４と、フィルタ−車室ライン８４とタービン５０のロータ軸５２とを接続する車室内Ｂライン８５と、を有する。車室内Ｂライン８５は、タービン５０のロータ軸５２に形成されている前述の冷却空気流路５２ｐに接続されている。
【００６５】
制御装置１００は、外部からの負荷指令や各種センサからの信号等が入力する主制御部１０１と、主制御部１０１からの指示に応じて燃料流量調節弁３５の開度を制御する燃料制御部１０２と、ブースト圧縮機７７の動作を制御する圧縮機制御部１０４と、を有する。
【００６６】
次に、以上で説明したガスタービン設備の動作について説明する。
【００６７】
ガスタービン１０の運転時、前述したように、圧縮機２０が空気を圧縮して圧縮空気を生成する。
【００６８】
制御装置１００の主制御部１０１は、負荷指令や各種センサからの信号に応じて、燃料噴射器３１の複数のノズル３２に供給する燃料の流量を定める。燃料制御部１０２は、主制御部１０１が定めた燃料の流量に応じた燃料流量調節弁３５の弁開度を定め、この弁開度を示す信号を燃料流量調節弁３５に送信する。燃料流量調節弁３５はこの信号に応じて駆動し、信号が示す弁開度になる。この結果、複数のノズル３２には、主制御部１０１が定めた流量の燃料が供給される。
【００６９】
圧縮機２０が生成した圧縮空気は、中間車室１６内を介して燃焼器３０に流入する。燃焼器３０の燃料噴射器３１は、この圧縮空気を燃焼筒４１内に送る。さらに、燃料噴射器３１の複数のノズル３２は、燃料流量調節弁３５を経てきた燃料を燃焼筒４１内に噴射する。この燃料は、燃焼筒４１内の圧縮空気中で燃焼する。この燃焼の結果、燃焼ガスＧが生成され、この燃焼ガスＧが燃焼筒４１からタービン５０の燃焼ガス流路５９内に流入する。この燃焼ガスＧが燃焼ガス流路５９を通ることで、タービンロータ５１は回転する。
【００７０】
このガスタービン１０の運転時、燃焼器冷却系７０のブースト圧縮機７７は、圧縮機制御部１０４からの指示で動作している。よって、中間車室１６内の圧縮空気の一部は、抽気されて、燃焼器冷却系７０の車室−クーラーＡライン７２ａを経てクーラーＡ７６に流入し、ここで冷却される。冷却された圧縮空気は、冷却空気として、クーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂを経て、ブースト圧縮機７７内に流入し、ここでさらに昇圧される。この冷却空気は、冷却空気メインライン７３、車室外分岐ライン７４ａ、及び車室内分岐ライン７４ｂを介して、燃焼器３０の冷却空気マニホールド４６内に流入する。
【００７１】
冷却空気マニホールド４６内に流入した冷却空気ＣＡは、図６に示すように、燃焼筒４１の入口孔４４を介して、燃焼筒４１の冷却空気流路４３を通り、この燃焼筒４１の出口孔４５から、中間車室１６内に戻る。クーラーＡ７６で冷却された圧縮空気である冷却空気ＣＡは、燃焼筒４１の冷却空気流路４３を通る過程で、燃焼筒４１と熱交換し、燃焼筒４１を冷却する。
【００７２】
燃焼筒４１を冷却する圧縮空気は、以上のように、中間車室１６内から抽気され、ブースト圧縮機７７により昇圧されてから、燃焼筒４１の冷却空気流路４３を介して、中間車室１６内に戻される。
【００７３】
ガスタービン１０の運転時、中間車室１６内の圧縮空気の一部は、抽気されて、ロータ冷却系８０の車室−クーラーＢライン８２を経て、クーラーＢ８６に流入し、ここで冷却される。冷却された圧縮空気は、冷却空気として、クーラーＢ−フィルタライン８３を経て、慣性フィルタ８７内に流入し、ここで異物が除去される。この冷却空気は、フィルタ−車室ライン８４及び車室内Ｂライン８５を介して、タービンロータ５１のロータ軸５２に形成されている冷却空気流路５２ｐに流入する。冷却空気は、ロータ軸５２の冷却空気流路５２ｐを流れる過程で、ロータ軸５２と熱交換して、ロータ軸５２を冷却する。冷却空気は、さらに、タービンロータ５１の複数の動翼５３ａのそれぞれに形成されている冷却空気流路５３ｐに流入する。冷却空気は、この動翼５３ａの冷却空気流路５３ｐを流れる過程で、動翼５３ａと熱交換して、動翼５３ａを冷却する。動翼５３ａを冷却した冷却空気は、この冷却空気流路５３ｐから燃焼ガス流路５９内に流入し、燃焼ガスＧ中に混入する。
【００７４】
ガスタービン１０の運転時、燃焼ガス流路５９内の圧力は、中間車室１６内の圧力よりも低い。このため、中間車室１６内の圧縮空気を昇圧しなくても、中間車室１６内の圧縮空気を、この中間車室１６内から、ロータ冷却系８０及びタービンロータ５１を介して、燃焼ガス流路５９内に流入させることができる。
【００７５】
以上のように、ガスタービン１０に燃料が供給されているガスタービン運転中では、図８に示すように、燃焼器冷却系７０からの冷却空気が燃焼筒４１に供給されて燃焼筒４１が冷却されると共に（Ｓ１：燃焼器冷却工程）、ロータ冷却系８０からの冷却空気がタービンロータ５１に供給されてタービンロータ５１が冷却される（Ｓ２：ロータ冷却工程）。
【００７６】
主制御部１０１は、外部からの負荷指令等により、燃料制御部１０２に対して、燃料供給の停止を指示すると共に、圧縮機制御部１０４に対して圧縮機停止の旨を通知する。燃料制御部１０２は、この指示を受けると、燃料流量調節弁３５に対して、弁開度０を示す信号を送信する。つまり、燃料制御部１０２は、燃料流量調節弁３５に対して、弁閉の旨を指示する。この結果、燃料流量調節弁３５が閉じ、燃料噴射器３１の複数のノズル３２には、燃料が流れなくなる。圧縮機制御部１０４は、主制御部１０１から圧縮機停止の旨を受けると、ブースト圧縮機７７を停止させる。
【００７７】
ブースト圧縮機７７が停止すると、燃焼器冷却系７０からの冷却空気は、燃焼器３０の冷却空気マニホールド４６へ送られない。よって、ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、燃焼器冷却工程（Ｓ１）が終了する。また、ガスタービン１０への燃料供給が停止している状態では、タービン５０の燃焼ガス流路５９内を燃焼ガスＧが流れないため、燃焼ガス流路５９内の圧力と中間車室１６内の圧力とはほぼ等しい。このため、中間車室１６内の空気は、ロータ冷却系８０を介してタービンロータ５１に流入しない。よって、ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、ロータ冷却工程（Ｓ２）も終了する。
【００７８】
ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、燃焼ガスＧが生成されず、ガスタービンロータ１１が実質的に回転しなくなる。この状態では、ガスタービン車室１５内に高温の空気が滞留し、時間の経過と共に、ガスタービン車室１５内の上部に高温の空気が集まり、ガスタービン車室１５の下部に相対的に温度の低い空気が集まる。この結果、ガスタービン車室１５の上部がガスタービン車室１５の下部よりも相対的に温度が高まる。このため、ガスタービン車室１５の上部がガスタービン車室１５の下部よりも相対的に膨張し、ガスタービン車室１５が猫の背中のように変形する、いわゆるキャットバック現象が発生する。
【００７９】
このキャットバック現象が発生すると、ガスタービンロータ１１と静止体との間の間隔が部分的に狭まり、ガスタービンロータ１１と静止体とが接触するおそれがある。具体的に、タービンロータ５１の動翼５３ａの径方向外側端とタービン車室５５の内周面、つまり分割環５５ｂの内周面との間には、所定の間隔であるチップクリアランスＣが設定されている。このチップクリアランスＣは、タービン効率の面から、できる限り小さいことが望ましい。しかしながら、前述のキャットバック現象が発生して、ガスタービン車室１５が猫の背中のように変形すると、タービンロータ５１の複数の動翼段５３のうち、上流側の動翼段５３、特に第一動翼段及び第二動翼段中の下側の動翼５３ａの径方向外側端とタービン車室５５の内周面とが接触するおそれがある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、ガスタービン１０への燃料供給が停止してから、予め定めた条件を満たす時点までの空気撹拌必要期間Ｔｄ、少なくとも一時的に、ガスタービン車室１５内における上部と下部との温度差が小さくなるように、中間車室１６内の空気を撹拌させる車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を実行する。
【００８１】
ここで、空気撹拌必要期間Ｔｄとは、ガスタービン１０への燃料供給が停止してから、中間車室１６における上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以上になった後、上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以下になるまでの期間である。
【００８２】
本実施形態では、ガスタービン１０への燃料供給が停止してから、中間車室１６における上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以上になると、圧縮機制御部１０４がブースト圧縮機７７を動作させる。上部の温度と下部の温度との温度差に対する予め定められた温度差は、ガスタービン車室１５の熱変形によるガスタービンロータ１１と静止体との接触のおそれがない温度差である。上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以上になったか否かの判断方法としては、実際に中間車室１６の上部と下部とのそれぞれに温度計を設けておき、これらの温度計で検知された温度の温度差により判断する方法がある。また、ガスタービン１０への燃料供給が停止してから、中間車室１６における上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以上になると想定される時間が経過したか否かにより判断する方法もある。主制御部１０１は、以上のいずれかの方法で、中間車室１６における上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以上になったと判断すると、その旨を圧縮機制御部１０４に伝える。圧縮機制御部１０４は、これを受けると、ブースト圧縮機７７を動作させる。
【００８３】
ブースト圧縮機７７が動作すると、中間車室１６内の空気は、抽気されて、ブースト圧縮機７７で昇圧された後、燃焼筒４１の冷却空気流路４３に流入する。冷却空気流路４３に流入した空気は、燃焼筒４１の出口孔４５から中間車室１６へ噴出する。この結果、中間車室１６内に、滞留している空気を撹拌する空気の流れが生まれ、中間車室１６内の空気が撹拌され、中間車室１６内の温度が均一化される（Ｓ３：車室内空気撹拌工程）。このため、本実施形態では、キャットバック現象を抑制することができる。
【００８４】
特に、本実施形態では、中間車室１６内で、周方向Ｄｃに並んでいる複数の燃焼筒４１のそれぞれから空気が噴出するので、中間車室１６の内面に沿った領域の空気を効果的に撹拌することができる。さらに、本実施形態では、空気を噴出する燃焼筒４１の出口孔４５が燃焼筒４１の全周に渡って点在し、燃焼筒４１の中心軸線から遠ざかる各方向に空気を噴出するので、中間車室１６内で空気が淀みやすい領域、特に燃焼筒４１の径方向内側の領域の空気も効果的に撹拌することができる。よって、本実施形態では、中間車室１６内の空気を効果的に撹拌することができる。しかも、本実施形態では、燃焼筒４１が中間車室１６内に配置されているため、燃焼筒４１から噴出した空気の全てを、中間車室１６内で滞留している空気の撹拌に利用できる。従って、本実施形態では、ブースト圧縮機７７から吐出した空気を有効利用することができる。
【００８５】
図８に示すように、空気撹拌必要期間Ｔｄ中に、ガスタービン１０が起動され、ガスタービン１０への燃料供給が再開されると、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）は終了し、燃焼器冷却工程（Ｓ１）及びロータ冷却工程（Ｓ２）が再開される。なお、本実施形態では、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）から燃焼器冷却工程（Ｓ１）への移行にあたり、ブースト圧縮機７７で昇圧された空気が車室内の空気の撹拌に利用されている状態から、燃焼筒の冷却に利用される状態に移行するだけで、燃焼器冷却系７０の状態は変化しない。
【００８６】
ところで、ガスタービン１０への燃料停止後から予め定められた空気撹拌必要期間Ｔｄを経過すると、ガスタービン車室１５が十分に冷えて、中間車室１６内で空気を撹拌させてなくても、中間車室１６の上部と下部との温度差がほとんど無くなる。このため、ガスタービン１０への燃料停止後から予め定められた空気撹拌必要期間Ｔｄを経過すると、ガスタービン車室１５の変形量が小さくなり、タービンロータ５１の動翼５３ａとタービン車室５５の内周面とが接触するおそれがなくなる。
【００８７】
そこで、本実施形態では、空気撹拌必要期間Ｔｄ中にガスタービン１０が起動されずに空気撹拌必要期間Ｔｄを経過すると、主制御部１０１は、圧縮機制御部１０４に対して空気撹拌必要期間Ｔｄが経過した旨を通知する。圧縮機制御部１０４は、この通知を受けると、ブースト圧縮機７７を停止させる。この結果、空気撹拌必要期間Ｔｄにガスタービン１０が起動されずに空気撹拌必要期間Ｔｄを経過すると、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）が終了する。
【００８８】
以上のように、本実施形態では、キャットバック現象を抑制することができる。しかも、本実施形態では、複数の燃焼筒４１における全周から各方向に空気が噴出されるので、中間車室１６内で空気が淀みやすい領域を含め中間車室１６内全体の空気を燃焼筒４１に妨げられることなく効果的に撹拌することができる。よって、本実施形態によれば、キャットバック現象を効果的に抑制することができる。
【００８９】
また、本実施形態では、ブースト圧縮機７７からの空気をキャットバック現象の抑制に有効利用することができるので、キャットバック現象の抑制のために別置圧縮機を設ける必要がなく、設備コストを抑えることができる。さらに、本実施形態では、燃焼筒４１が中間車室１６内に配置されているため、燃焼筒４１から噴出した空気を中間車室１６に導く流路を別途設ける必要がなく、かかる点からも設備コストを抑えることができる。
【００９０】
「第一実施形態の第一変形例」
上記第一実施形態の第一変形例について、図９を参照して説明する。
【００９１】
上記第一実施形態では、ガスタービン１０への燃料供給停止に伴い、ブースト圧縮機７７を停止させて、燃焼器冷却工程（Ｓ１）を終了し、ガスタービン１０への燃料供給が停止してから、中間車室１６における上部の温度と下部の温度との温度差が予め定められた温度差以上になると、ブースト圧縮機７７を動作させて、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を開始する。すなわち、上記第一実施形態では、燃焼器冷却工程（Ｓ１）の終了から、所定時間経過後に、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を開始させている。
【００９２】
本変形例では、ガスタービン１０への燃料供給停止に伴い、燃焼器冷却工程（Ｓ１）が終了するものの、ブースト圧縮機７７を停止させず、燃焼器冷却工程（Ｓ１）の終了後、直ちに車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を開始させる。
【００９３】
以上のように、本変形例では、燃焼器冷却工程（Ｓ１）から車室内空気撹拌工程（Ｓ３）への移行に伴い、ブースト圧縮機７７の停止、動作開始を行わず、ブースト圧縮機７７を継続的に動作させるので、ブースト圧縮機７７の制御シーケンスを簡略化することができる。
【００９４】
「第一実施形態の第二変形例」
上記第一実施形態の第二変形例について、図１０を参照して説明する。
【００９５】
上記第一実施形態では、一旦、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を開始させると、ガスタービン１０への燃料供給が再開されるか、又は空気撹拌必要期間Ｔｄが経過しない限り、この車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を継続させる。
【００９６】
本変形例では、ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、ガスタービン１０への燃料供給が再開されるまでの期間、又は空気撹拌必要期間Ｔｄが経過するまでの期間、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を間欠的に実行する。すなわち、本変形例では、ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、ガスタービン１０への燃料供給が再開されるまでの期間、又は空気撹拌必要期間Ｔｄが経過するまでの期間、ブースト圧縮機７７を間欠的に動作させる。
【００９７】
本変形例で、ブースト圧縮機７７を動作させる期間（車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を実行する期間）は、中間車室１６の上部と下部との温度差がほとんど無くなると想定される期間である。また、ブースト圧縮機７７を停止させる期間は、中間車室１６における上部の温度と下部の温度との温度差が前述の予め定められた温度差になると想定される期間である。
【００９８】
以上のように、本変形例では、ブースト圧縮機７７を間欠的に動作させるので、ブースト圧縮機を動作させるためのランニングコストを抑えることができる。
【００９９】
「第二実施形態」
本発明に係るガスタービン設備の第二実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【０１００】
本実施形態のガスタービン設備も、図１１に示すように、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と、冷却装置６０ａと、制御装置１００ａとを備えている。
【０１０１】
本実施形態のガスタービン設備のガスタービン１０は、第一実施形態のガスタービン１０と同一である。一方、本実施形態の冷却装置６０ａは、基本的に、第一実施形態の冷却装置６０に、燃焼器冷却系７０内の空気をロータ冷却系８０に導く連結系９０を追加したものである。この関係で、本実施形態の制御装置１００ａも、第一実施形態の制御装置１００と多少異なっている。
【０１０２】
連結系９０は、燃焼器冷却用ライン７１中の空気をロータ冷却用ライン８１中に導く連結ライン９１と、この連結ライン９１中に設けられている連結制御弁９８と、を有する。連結ライン９１の一方の端は、燃焼器冷却系７０ａの冷却空気メインライン７３に接続されている。また、連結ライン９１の他方の端は、クーラーＢ−フィルタライン８３に接続されている。
【０１０３】
本実施形態の燃焼器冷却系７０ａは、冷却空気メインライン７３に連結ライン９１を接続した関係上、この冷却空気メインライン７３中で、連結ライン９１との接続位置よりも燃焼器側に設けられている燃焼器冷却制御弁７８を有する。
【０１０４】
また、本実施形態のロータ冷却系８０ａは、クーラーＢ−フィルタライン８３に連結ライン９１を接続した関係上、車室−クーラーＢライン８２中に設けられているロータ冷却制御弁８８を有する。
【０１０５】
また、本実施形態の制御装置１００ａは、第一実施形態の制御装置１００の機能構成に加えて、燃焼器冷却制御弁７８、ロータ冷却制御弁８８及び連結制御弁９８を制御する弁制御部１０５を有する。
【０１０６】
次に、以上で説明した本実施形態のガスタービン設備の動作について説明する。
【０１０７】
本実施形態でも、ガスタービン１０に燃料が供給されているガスタービン１０の運転時、図１２に示すように、第一実施形態と同様、燃焼器冷却工程（Ｓ１）、及び第一ロータ冷却工程（Ｓ２）が実行される。
【０１０８】
この際、弁制御部１０５からの指示により、連結系９０の連結制御弁９８は閉じており、燃焼器冷却制御弁７８及びロータ冷却制御弁８８は開いている。このため、燃焼器冷却系７０ａのブースト圧縮機７７で昇圧された空気は、連結系９０に流入せず、燃焼筒４１の冷却空気流路４３に流入し、燃焼器冷却工程（Ｓ１）が実行される。また、中間車室１６内の圧縮空気の一部は、ロータ冷却系８０ａに流入する。この圧縮空気は、タービンロータ５１のロータ軸５２に形成されている冷却空気流路５２ｐに流入し、第一ロータ冷却工程（Ｓ２）が実行される。
【０１０９】
ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、本実施形態でも、第一実施形態と同様、燃焼器冷却工程（Ｓ１）及び第一ロータ冷却工程（Ｓ２）が終了する。ガスタービン１０への燃料供給の停止中、本実施形態では、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）を交互に実行する。
【０１１０】
主制御部１０１は、外部からの負荷指令等により、燃料制御部１０２に対して燃料供給の停止を指示すると共に、弁制御部１０５に対して燃料供給停止の旨を通知する。燃料制御部１０２は、この通知を受けると、燃料流量調節弁３５に対して、弁開度０を示す信号を送信する。つまり、燃料制御部１０２は、燃料流量調節弁３５に対して、弁閉の旨を指示する。この結果、燃料流量調節弁３５が閉じ、燃料噴射器３１の複数のノズル３２には、燃料が流れなくなる。
【０１１１】
また、弁制御部１０５は、主制御部１０１から燃料供給停止の旨の通知を受けると、燃焼器冷却制御弁７８及びロータ冷却制御弁８８に対して弁閉の旨を指示すると共に、連結制御弁９８に対して弁開の旨を指示する。この結果、燃焼器冷却制御弁７８及びロータ冷却制御弁８８が閉じ、連結制御弁９８が開く。また、圧縮機制御部１０４は、燃料供給停止後も、ブースト圧縮機７７の運転を継続させる。このため、中間車室１６内の空気の一部が抽気されて、燃焼器冷却系７０ａの車室−クーラーＡライン７２ａを経てクーラーＡ７６に流入し、ここで冷却される。冷却された空気は、冷却空気として、クーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂを経て、ブースト圧縮機７７内に流入し、ここで昇圧される。この冷却空気は、冷却空気メインライン７３の一部、連結系９０の連結ライン９１を経て、ロータ冷却系８０ａの慣性フィルタ８７内に流入し、ここで異物が除去される。この冷却空気は、ロータ冷却系８０ａのフィルタ−車室ライン８４及び車室内Ｂライン８５を介して、タービンロータ５１のロータ軸５２に形成されている冷却空気流路５２ｐに流入する。冷却空気は、このロータ軸５２の冷却空気流路５２ｐを流れる過程で、ロータ軸５２と熱交換して、ロータ軸５２を冷却する。冷却空気は、さらに、タービンロータ５１の複数の動翼５３ａのそれぞれに形成されている冷却空気流路５３ｐを経て、燃焼ガス流路５９内に流入する。
【０１１２】
ガスタービン１０への燃料供給が停止し、燃焼ガスＧが生成されず、しかも、圧縮機ロータ２１やタービンロータ５１が実質的に回転していない状態では、中間車室１６内の圧力及び燃焼ガス流路５９の圧力は実質的に大気圧と同じである。そこで、本実施形態では、燃料供給が停止している状態では、中間車室１６内から圧縮空気の一部を抽気し、これをブースト圧縮機７７で昇圧してから、タービンロータ５１に送って、このタービンロータ５１を冷却する（Ｓ４：第二ロータ冷却工程）。
【０１１３】
このガスタービン１０への燃料供給が停止している状態では、前述したように、燃焼器冷却制御弁７８が閉じているので、燃焼器冷却系７０ａのブースト圧縮機７７により昇圧された冷却空気は、燃焼器３０の冷却空気マニホールド４６へ送られない。つまり、ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、燃焼器冷却工程（Ｓ１）は実行されない。また、ガスタービン１０への燃料供給が停止している状態では、前述したように、ロータ冷却制御弁８８が閉じているので、中間車室１６内の空気は、ロータ冷却系８０の車室−クーラーＢライン８２を経て、クーラーＢ８６に流入しない。つまり、ガスタービン１０への燃料供給が停止すると、第一ロータ冷却工程（Ｓ２）も実行されない。
【０１１４】
本実施形態では、第二ロータ冷却工程（Ｓ４）を所定時間実行すると、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）に移行する。具体的に、主制御部１０１は、弁制御部１０５に対して燃料供給停止の旨を通知した後、所定時間経過すると、弁制御部１０５に対して弁の開閉切替の旨を通知する。弁制御部１０５は、この弁の開閉切替の旨の通知を受けると、連結制御弁９８に対して弁閉の旨を指示し、燃焼器冷却制御弁７８に対して弁開の旨を指示する。この結果、連結制御弁９８が閉じ、燃焼器冷却制御弁７８が開く。このため、中間車室１６内の空気の一部が抽気され、ブースト圧縮機７７で昇圧された空気は、冷却空気メインライン７３、車室外分岐ライン７４ａ、車室内分岐ライン７４ｂ、燃焼器３０の冷却空気マニホールド４６を介して、燃焼筒４１の冷却空気流路４３に流入する。冷却空気流路４３に流入した空気は、燃焼筒４１の出口孔４５から中間車室１６へ噴出する。この結果、中間車室１６内に、滞留している空気を撹拌する空気の流れが生まれ、中間車室１６内の空気が撹拌され、中間車室１６内の温度が均一化される（Ｓ３：車室内空気撹拌工程）。
【０１１５】
本実施形態では、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を所定時間実行すると、第二ロータ冷却工程（Ｓ４）に移行する。以降、本実施形態では、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）を交互に実行する。
【０１１６】
ガスタービン１０への燃料供給が停止して、燃焼ガスＧが生成されない状態では、外気に晒されているタービン車室５５に対して、タービン車室５５内に配置されているタービンロータ５１の温度が下がりにくい。このため、タービンロータ５１への燃料供給の停止後におけるタービン車室５５の熱膨張量の単位時間当たりの減少量に対して、タービンロータ５１の熱膨張量の単位時間当たりの減少量が少ない。よって、タービンロータ５１への燃料供給の停止後、前述のチップクリアランスＣが一時的に狭くなる。このように、チップクリアランスＣが狭くなっている状態のときに、ガスタービン１０を起動させると、タービンロータ５１に作用する遠心力で動翼５３ａの径方向外側端の位置が径方向外側に変位する関係で、タービンロータ５１の動翼５３ａとタービン車室５５の内周面とが接触するおそれがある。
【０１１７】
そこで、本実施形態では、ガスタービン１０への燃料供給が停止して、燃焼ガスＧが生成されない状態のときでも、中間車室１６から抽気した空気を燃焼器冷却系７０ａのブースト圧縮機７７で昇圧し、この空気をタービンロータ５１内に送り、タービンロータ５１を冷却する（Ｓ４：第二ロータ冷却工程）。
【０１１８】
ところで、ガスタービン１０への燃料停止後から予め定められた冷却必要期間Ｔｃを経過すると、タービンロータ５１及びタービン車室５５が十分に冷えて、タービンロータ５１とタービン車室５５との温度差がほとんど無くなる。このため、ガスタービン１０への燃料停止後から予め定められた冷却必要期間Ｔｃを経過すると、チップクリアランスＣは、冷却必要期間Ｔｃ中にタービンロータ５１を冷却していない場合のチップクリアランスＣより広くなり、タービンロータ５１の動翼５３ａとタービン車室５５の内周面とが接触するおそれがなくなる。
【０１１９】
本実施形態では、ガスタービン１０への燃料停止後から予め定められた冷却必要期間Ｔｃ中、前述したように、中間車室１６から抽気した空気をタービンロータ５１内に送り、タービンロータ５１を冷却している。このため、図８に示すように、この冷却必要期間Ｔｃ中に、ガスタービン１０が起動され、ガスタービン１０への燃料供給が再開されても、つまりガスタービン１０がホット起動されても、タービンロータ５１の動翼５３ａとタービン車室５５の内周面との接触を抑えることができる。
【０１２０】
図１２に示すように、冷却必要期間Ｔｃと空気撹拌必要期間Ｔｄとが重なる期間中に、ガスタービン１０が起動され、ガスタービン１０への燃料供給が再開されると、車室空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）は実行されなくなり、第一ロータ冷却工程（Ｓ２）及び燃焼器冷却工程（Ｓ１）が再開される。すなわち、ガスタービン１０への燃料供給が再開されると、弁制御部１０５からの指示により、燃焼器冷却制御弁７８及びロータ冷却制御弁８８は開き、連結制御弁９８が閉じる。
【０１２１】
また、本実施形態では、冷却必要期間Ｔｃ及び空気撹拌必要期間Ｔｄ中にガスタービン１０が起動されずに、各必要期間Ｔｃ，Ｔｄを経過すると、主制御部１０１は、圧縮機制御部１０４に対して各必要期間Ｔｃ，Ｔｄが経過した旨を通知する。圧縮機制御部１０４は、この通知を受けると、ブースト圧縮機７７を停止させる。この結果、冷却必要期間Ｔ中にガスタービン１０が起動されずに各必要期間Ｔｃ，Ｔｄを経過すると、車室空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）は実行されなくなる。
【０１２２】
また、冷却必要期間Ｔｃと空気撹拌必要期間Ｔｄとのうち、一方の必要期間がのみ経過しても、ガスタービン１０への燃料供給が再開されてない場合、未だ経過していない他方の必要期間に対応する工程を実行する。具体的に、冷却必要期間Ｔｃが経過し、空気撹拌必要期間Ｔｄが経過していない場合、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）を実行する。また、空気撹拌必要時間Ｔｄが経過し、冷却必要期間Ｔｃが経過していない場合、第二ロータ冷却工程（Ｓ４）を実行する。
【０１２３】
なお、冷却必要期間Ｔｃ及び空気撹拌必要期間Ｔｄは、ガスタービンロータ１１やガスタービン車室１５の熱容量や、ガスタービンロータ１１やガスタービン車室１５の各部の寸法等により、変わる期間である。このため、ガスタービンの種類によって、図１２に示すように、冷却必要期間Ｔｃよりも空気撹拌必要期間Ｔｄの方が長いこともあれば、逆に、冷却必要期間Ｔｃよりも空気撹拌必要期間Ｔｄの方が短いこともある。
【０１２４】
以上のように、本実施形態では、第一実施形態やその変形例と同様に、ガスタービン１０への燃料停止中、中間車室１６内の空気を撹拌し、中間車室１６内の温度の均一化を図っているので、キャットバック現象を抑制することができる。さらに、本実施形態でも、第一実施形態及びその変形例と同様に、ブースト圧縮機７７からの空気をキャットバック現象の抑制に有効することができる上に、燃焼筒４１から噴出した空気を中間車室１６に導く流路を別途設ける必要がなく、設備コストを抑えることができる。
【０１２５】
また、本実施形態では、ガスタービン１０への燃料停止中、タービンロータ５１を冷却するので、冷却必要期間Ｔ中にガスタービン１０が起動されるホット起動が実行されても、タービンロータ５１の動翼５３ａとタービン車室５５の内周面との接触を抑えることができる。
【０１２６】
また、仮に、燃焼器冷却系７０ａ及びロータ冷却系８０ａがガスタービン１０に既に設けられている場合、連結系９０を新たに設けることで、ガスタービン１０への燃料停止中における中間車室１６内の空気の撹拌、及びタービンロータ５１の冷却を実行できる。このため、本実施形態では、ガスタービン１０への燃料停止中における中間車室１６内の空気の撹拌、及びタービンロータ５１の冷却を実行する装置を別途設ける場合よりも、設備コストを抑えることができる。
【０１２７】
「第二実施形態の第一変形例」
上記第二実施形態の第一変形例について、図１３を参照して説明する。
【０１２８】
上記第二実施形態では、ガスタービン１０への燃料供給停止中であって、冷却必要期間Ｔｃと空気撹拌必要期間Ｔｄとが重なっている期間中、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）を交互に実行する。
【０１２９】
本変形例では、ガスタービン１０への燃料供給停止中であって、冷却必要期間Ｔｃと空気撹拌必要期間Ｔｄとが重なっている期間中、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）を併行して実行する。このため、本変形例では、ガスタービン１０への燃料供給停止中であって、冷却必要期間Ｔｃと空気撹拌必要期間Ｔｄとが重なっている期間中、ロータ冷却制御弁８８を上記第二実施形態と同様に閉じるものの、連結制御弁９８及び燃焼器冷却制御弁７８を共に開ける。
【０１３０】
連結制御弁９８及び燃焼器冷却制御弁７８を共に全開すると、ブースト圧縮機７７から連結ライン９１及びロータ冷却用ライン８１を経てタービンロータ５１に至る流路と、ブースト圧縮機７７から燃焼器冷却用ライン７１を経て燃焼筒４１に至る流路とのうち、流路抵抗の少ない方に空気が多く流れる。このため、本変形例では、ブースト圧縮機７７から連結ライン９１及びロータ冷却用ライン８１を経てタービンロータ５１に至る流路と、ブースト圧縮機７７から燃焼器冷却用ライン７１を経て燃焼筒４１に至る流路とのそれぞれに、適切な流量の空気が流れるように、連結制御弁９８の弁開度及び燃焼器冷却制御弁７８の弁開度を制御する。
【０１３１】
「第二実施形態の第二変形例」
上記第二実施形態の第二変形例について、図１４を参照して説明する。
【０１３２】
本変形例の冷却装置６０ｂも、第二実施形態と同様、燃焼器冷却系７０ｂと、ロータ冷却系８０ａと、連結系９０とを備えている。本変形例のロータ冷却系８０ａと第二実施形態のロータ冷却系８０ａとは同一である。また、本変形例の連結系９０と第二実施形態の連結系９０も同一である。一方、本変形例の燃焼器冷却系７０ｂは、第二実施形態及びその第一変形例の燃焼器冷却系７０ａに、大気を吸い込む吸気ライン６１と、吸気ライン６１を通る大気中の異物を除去するフィルタ６２と、吸気ライン６１に設けられる吸気制御弁６８と、を追加したものである。
【０１３３】
吸気ライン６１は、一方の端が大気開放され、他方の端がクーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂに接続されている。フィルタ６２は、この吸気ライン６１に設けられている。また、吸気制御弁６８は、吸気ライン６１中であって、クーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂとの接続位置とフィルタ６２との間に設けられている。吸気制御弁６８は、制御装置１００ａの弁制御部１０５により制御される。
【０１３４】
本変形例では、ガスタービン１０への燃料供給中、弁制御部１０５が、上記第二実施形態と同様、燃焼器冷却制御弁７８及びロータ冷却制御弁８８に対して弁開の旨を指示すると共に、連結制御弁９８に対して弁閉の旨を指示する。さらに、本変形例では、弁制御部１０５が、吸気制御弁６８に対して弁閉の旨を指示する。この結果、燃焼器冷却制御弁７８及びロータ冷却制御弁８８が開き、連結制御弁９８及び吸気制御弁６８が閉じる。よって、ガスタービン１０への燃料供給中、上記第二実施形態と同様に、中間車室１６内の圧縮空気が燃焼器冷却系７０ｂにより抽気され、さらに冷却されてから、この圧縮空気が冷却空気として燃焼筒４１に供給される。また、中間車室１６内の圧縮空気がロータ冷却系８０ａにより抽気され、さらに冷却されてから、この圧縮空気が冷却空気としてタービンロータ５１に供給される。すなわち、本変形例でも、ガスタービン１０への燃料供給中、上記実施形態と同様、燃焼器冷却工程（Ｓ１）及び第一ロータ冷却工程（Ｓ２）が実行される。
【０１３５】
また、本変形例でも、ガスタービン１０への燃料供給停止中、上記第二実施形態及びその第一変形例と同様に、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）が実行される。これら車室内空気撹拌工程（Ｓ３）及び第二ロータ冷却工程（Ｓ４）においても、燃焼器冷却制御弁７８、ロータ冷却制御弁８８、及び連結制御弁９８に対する開閉制御は、第二実施形態及びその第一変形例と同様である。但し、本変形例では、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）と第二ロータ冷却工程（Ｓ４）とのうち、少なくとも、第二ロータ冷却工程（Ｓ４）では、吸気制御弁６８を開ける。
【０１３６】
このため、本変形例の第二ロータ冷却工程（Ｓ４）では、フィルタ６２及び吸気ライン６１を介して、ブースト圧縮機７７に外気が冷却空気として吸込まれ、これが昇圧される。その後、ブースト圧縮機７７で昇圧された冷却空気は、上記第二実施形態及びその第一変形例と同様、連結系９０の連結ライン９１、フィルタ−車室ライン８４、及び車室内Ｂライン８５を介して、タービンロータ５１に供給される。
【０１３７】
外気の温度は、基本的に、ガスタービン１０への燃料供給停止後であっても、中間車室１６内の空気の温度より低い。このため、ガスタービン１０への燃料供給停止中において、外気を燃焼器冷却系７０ｂに取り込んでも、タービンロータ５１を冷却することができる。
【０１３８】
以上にように、本変形例では、外気を燃焼器冷却系７０ｂに取り込んで、この外気を冷却空気としてタービンロータ５１に供給することで、第二ロータ冷却工程（Ｓ３）を実現している。
【０１３９】
燃焼器冷却系７０ｂのクーラーＡ７６が、例えば、ガスタービン１０への燃料供給停止後、中間車室１６内の空気を冷却できないものである場合、本変形例のように、タービンロータ５１の冷却媒体として外気を取り込むことで、ガスタービン１０への燃料供給が停止された後におけるタービンロータ５１の冷却を実現できる。
【０１４０】
なお、本変形例では、クーラーＡ−圧縮機ライン７２ｂ中で、吸気ライン６１との接続位置とクーラーＡ７６との間、又は、車室−クーラーＡライン７２ａに、さらに、第二の吸気制御弁を設けてもよい。この第二の吸気制御弁は、吸気ライン６１に中に設けられる吸気制御弁６８である第一の吸気制御弁６８が閉じているときに開き、第一の吸気制御弁６８が開いているときに閉じる。このように、第二の吸気制御弁を設けることで、ブースト圧縮機７７は、第二ロータ冷却工程（Ｓ３）において、吸気ライン６１を介して、専ら外気を吸込めるようになる。また、第一の吸気制御弁６８及び第二の吸気制御弁の替りに、三方弁を設けてもよい。
【０１４１】
また、本変形例において、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）でも、吸気制御弁６８を開けてもよい。この場合、第二ロータ冷却工程（Ｓ４）では、フィルタ６２及び吸気ライン６１を介して、ブースト圧縮機７７に外気が冷却空気として吸込まれ、これが昇圧される。その後、ブースト圧縮機７７で昇圧された冷却空気は、上記第二実施形態及びその第一変形例と同様、冷却空気メインライン７３、車室外分岐ライン７４ａ、車室内分岐ライン７４ｂ、及び、燃焼器３０の冷却空気マニホールド４６を介して、燃焼筒４１の冷却空気流路４３を流入する。冷却空気流路４３に流入した空気は、燃焼筒４１の出口孔４５から中間車室１６へ噴出する。また、本変形例において、吸気ライン６１がガスタービン１０の吸気ダクトであって吸気フィルタの下流側に接続されていてもよい。
【０１４２】
「第二実施形態の第三変形例」
上記第二実施形態の第三変形例について、図１５を参照して説明する。
【０１４３】
本変形例は、第二実施形態及びその各変形例における車室内空気撹拌工程（Ｓ３）での各燃焼器への空気の送り方を変更したものである。
【０１４４】
本変形例の燃焼器冷却系７０ｃにおける燃焼器冷却用ライン７１中の車室外分岐ライン７４ａには、ここを通る空気の流量を調節する分岐空気弁７５が設けられている。
【０１４５】
本変形例の燃焼器冷却工程（Ｓ１）では、弁制御部１０５からの指示で、燃焼器冷却制御弁７８及び全ての分岐空気弁７５は開く。このため、各燃焼器３０の冷却空気流路４３に、ブースト圧縮機７７からの空気が流れる。
【０１４６】
本変形例の車室内空気撹拌工程（Ｓ３）では、第二実施形態及びその各変形例と同様に、弁制御部１０５からの指示で、燃焼器冷却制御弁７８は開く。また、本変形例の車室内空気撹拌工程（Ｓ３）では、弁制御部１０５から指示で、複数の分岐空気弁７５のうち一部の分岐空気弁７５が開き残りの分岐空気弁７５は閉じる。
【０１４７】
具体的に、複数の燃焼器３０のうちで、中間車室１６中で燃焼器冷却系７０ｃの抽気ライン７２との接続位置Ｐに最も近い２基の燃焼器３０ｎに接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５を閉じ、前述の接続位置Ｐから最も遠い燃焼器３０ｆを含む残りの全ての燃焼器３０に接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５を開ける。
【０１４８】
この結果、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）では、中間車室１６内で、空気の大きな流れとして、前述の接続位置Ｐに近づく流れＦが形成される。このため、中間車室１６内における周方向Ｄｃの全域にわたる空気を効率的に燃焼器冷却系７０ｃに導くことができ、中間車室１６内の温度を効率的に均一化することができる。
【０１４９】
特に、抽気ライン７２を中間車室１６の上部に設けた場合には、中間車室１６内の上部に滞留する高温の空気を燃焼器冷却系７０ｃを介して、中間車室１６内の下部に積極的に導くことになるため、中間車室１６内の温度をより効率的に均一化することができる。また、抽気ライン７２を中間車室１６の下部に設けた場合には、中間車室１６内の下部に滞留する低温の空気を燃焼器冷却系７０ｃを介して、中間車室１６内の上部に積極的に導くことになるため、同様に、中間車室１６内の温度をより効率的に均一化することができる。
【０１５０】
なお、本変形例の車室内空気撹拌工程（Ｓ３）では、前述の接続位置Ｐに最も近い２基の燃焼器３０ｎに接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５を閉じる。しかしながら、前述の接続位置Ｐに最も近い２基の燃焼器３０ｎのうちで、１基の燃焼器３０ｎに接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５のみを閉じ、残りの全ての分岐空気弁７５を開けてもよい。また、前述の接続位置Ｐに最も近い２基の燃焼器３０ｎ、さらにこの燃焼器３０ｎに隣接する燃焼器３０に接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５を閉じ、残りの全ての分岐空気弁７５を開けてもよい。すなわち、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）では、前述の接続位置Ｐに最も近い１基の燃焼器３０ｎ、又はこの１基の燃焼器３０ｎを含み周方向Ｄｃに並んでいる複数の燃焼器３０に接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５を閉じ、残りの全ての分岐空気弁７５を開けてもよい。
【０１５１】
また、本変形例では、中間車室１６に１の抽気ライン７２のみが接続されている。しかしながら、中間車室１６に複数の抽気ライン７２が接続されている場合でも、車室内空気撹拌工程（Ｓ３）では、前述の接続位置Ｐに最も近い１基の燃焼器３０ｎ、又はこの１基の燃焼器３０ｎを含み周方向Ｄｃに並んでいる複数の燃焼器３０に接続されている冷却空気分岐ライン７４中の分岐空気弁７５を閉じ、前述の接続位置Ｐから最も遠い燃焼器３０ｆを含む、残りの全ての分岐空気弁７５を開けてもよい。
【０１５２】
また、本変形例は、第二実施形態及びその各変形例に適用した例であるが、第一実施形態及びその各変形例に適用してもよい。
【０１５３】
「燃焼筒の変形例」
以上で説明した各実施形態及び各変形例における燃焼筒４１は、冷却空気マニホールド４６の上流側の領域内の全周に渡って複数の出口孔４５が形成されている。しかしながら、図１６に示すように、燃焼筒４１ａは、冷却空気マニホールド４６（図４参照）の上流側の領域内の軸線Ａｒ側の部分（軸線Ａｒに対する径方向内側の部分）及び軸線Ａｒ側とは反対側の部分（軸線Ａｒに対する径方向外側の部分）とに、複数の出口孔４５が分布していてもよい。このように、複数の出口孔４５が分布しても、以上の各実施形態及び各変形例と同様、中間車室１６内で空気が淀みやすい領域を含め中間車室１６内全体の空気を燃焼筒４１に妨げられることなく効果的に撹拌することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０：ガスタービン、１１：ガスタービンロータ、１５:ガスタービン車室、１６:中間車室（又は車室）、２０:圧縮機、２１:圧縮機ロータ、２５:圧縮機車室、３０:燃焼器、３１:燃料噴射器、４１，４１ａ：燃焼筒（又は尾筒）、４３:冷却空気流路、４４：入口孔、４５:出口孔、４６:冷却空気マニホールド、５０:タービン、５１:タービンロータ、５２:タービン軸、５２ｐ：冷却空気流路、５３:動翼段、５３ａ：動翼、５３ｐ：冷却空気流路、５５:タービン車室、５５ａ：タービン車室本体、５５ｂ：分割環、５６:静翼段、５６ａ：静翼、５６ｐ：冷却空気流路、６０,６０ａ，６０ｂ：冷却装置、６１:吸気ライン、６２:フィルタ、６８:吸気制御弁、７０,７０ａ，７０ｂ，７０ｃ：燃焼器冷却系、７１:燃焼器用冷却ライン、７２:抽気ライン、７３: 冷却空気メインライン、７４：冷却空気分岐ライン、７５：分岐空気弁、７６:クーラーＡ、７７:ブースト圧縮機、７８:燃焼器冷却制御弁、８０:ロータ冷却系、８１:ロータ冷却用ライン、８６:クーラーＢ、８７:慣性フィルタ、８８:ロータ冷却制御弁、９０:連結系、９１:連結ライン、９８：連結制御弁、１００，１００ａ:制御装置、１０１:主制御部、１０２:燃料制御部、１０４：圧縮機制御部、１０５：弁制御部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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