(57)【要約】  冷却系統（６０）は、圧縮機（１０）の第一抽気位置（Ｐｂ１）から高圧圧縮空気（Ａ１）を抽気して第一高温部品（４４ａ）に送る高圧抽気ライン（６１）と、圧縮機（１０）の第二抽気位置（Ｐｂ２）から低圧圧縮空気（Ａ２）を抽気して第二高温部品（５４ｂ）に送る低圧抽気ライン（６４）と、低圧抽気ライン（６４）に設けられているオリフィス（６５）と、高圧抽気ライン（６１）と低圧抽気ライン（６４）とを接続する接続ライン（６６）と、接続ライン（６６）に設けられている第一弁（６７）と、接続ライン（６６）と低圧抽気ライン（６４）とを接続するバイパスライン（６８）と、バイパスライン（６８）に設けられている第二弁（６９）と、を備える。
2016121684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、
前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、
前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、
前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送る低圧抽気ラインと、
前記低圧抽気ラインを流れる空気の流量を制限しつつ、前記低圧抽気ラインを流れる空気の最低流量を確保する最低流量確保器と、
前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二抽気位置側の位置とを接続する接続ラインと、
前記接続ラインに設けられている第一弁と、
前記接続ライン中で前記第一弁よりも前記低圧抽気ライン側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二高温部品側の位置とを接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられている第二弁と、
を備えているガスタービンの冷却系統。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、
前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、
を備え、
前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、
前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項３】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、
前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、
前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、
前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送る低圧抽気ラインと、
前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ラインとを接続する接続ラインと、
前記接続ラインに設けられている第一弁と、
前記高温抽気ライン中で、前記接続ラインとの接続位置よりも前記第一高温部品側の位置に設けられている第二弁と、
前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、
前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、
を備え、
前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、
前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第一制御部は、前記吸気温度が所定温度以上になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第一制御部は、前記第二高温部品の近傍における温度を受け付け、前記温度が予め定められた温度以上になると、開いた弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御部は、前記出力相関値が所定相関値以上になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御部は、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が該所定相関値よりも大きい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第二制御部は、前記吸気温度が所定温度以下になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第二制御部は、前記吸気温度が前記所定温度である第一温度と前記第一温度よりも高い第二温度との間の温度になると、前記吸気温度の変化に関わらず一定の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力し、前記吸気温度が前記第二温度以上になると、前記吸気温度が前記第二温度よりも小さい値のときの前記第二弁の弁開度以下の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第二制御部は、前記第二高温部品の近傍における温度を受け付け、前記温度が予め定められた温度以上になると、開いた弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第二制御部は、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【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の冷却系統において、
前記低圧抽気ラインは、前記第二高温部品としての前記タービンの静翼に接続されている、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統と、
前記ガスタービンと、
を備えているガスタービン設備。
【請求項１４】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの部品冷却方法において、
前記圧縮機の第一抽気位置からの空気を第一空気として抽気し、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一空気を送る高圧抽気工程と、
前記高圧抽気工程で前記第一高温部品に送られる前記第一空気を冷却する冷却工程と、
前記第一空気よりも低圧の第二空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二空気を送る低圧抽気工程と、
前記第二高温部品に送られる前記第二空気中に、前記冷却工程で冷却された前記第一空気を混入させる混入工程と、
第一弁の弁開度を制御することで、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御する第一制御工程と、
第二弁の弁開度を制御することで、前記第一制御工程により流量制御されて前記第二空気中に混入する又は混入した前記第一空気と、前記第二空気と、を併せた空気である部品流入空気の流量を制御する第二制御工程と、
を実行し、
前記第一制御工程では、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御し、
前記第二制御工程では、前記パラメータ値に基づいて、前記部品流入空気の流量を制御する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第一制御工程では、前記吸気温度が所定温度以上になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以上になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が該所定相関値よりも大きい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１８】
請求項１５から１７のいずれか一項に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第二制御工程では、前記吸気温度が所定温度以下になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記第二制御工程では、前記吸気温度が前記所定温度である第一温度と前記第一温度よりも高い第二温度との間の温度になると、前記吸気温度の変化に関わらず一定の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力し、前記吸気温度が前記第二温度以上になると、前記吸気温度が前記第二温度よりも小さい値のときの前記第二弁の弁開度以下の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項２０】
請求項１５から１９のいずれか一項に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第二制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの高温部品を冷却するガスタービンの冷却系統、これを備えているガスタービン設備、及びガスタービンの部品冷却方法に関する。
本願は、２０１５年１月３０日に、日本国に出願された特願２０１５−０１６７１７号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【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。ガスタービンを構成する部品のうちで、高温の燃焼ガスに接する高温部品は、その耐久性を高めるために、なんらかの方法で冷却する必要がある。高温部品としては、例えば、タービンの静翼や動翼等がある。【０００３】
以下の特許文献１には、ガスタービンの高温部品を圧縮機からの抽気した空気で冷却する冷却系統が開示されている。この冷却系統は、空気をタービンロータの動翼に送るロータ冷却空気ライン（高圧抽気ライン）と、空気をタービンの静翼に送る静翼冷却空気ライン（低圧抽気ライン）と、ロータ冷却空気ラインと静翼冷却空気ラインとを接続する連通ライン（接続ライン）と、を備えている。ロータ冷却空気ラインは、圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、この空気を高温部品の一つであるタービンロータの動翼に送る。静翼冷却空気ラインは、第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を圧縮機の第二抽気位置から抽気して、この空気をタービンの静翼に送る。ロータ冷却空気ライン中で連通ラインとの接続位置よりも第一抽気位置側には、ここを通る空気を冷却する冷却器が設けられている。静翼冷却空気ライン中で連通ラインとの接続位置よりも静翼側には、ここを流れる空気流量を調節する制御弁が設けられている。連通ラインには、ここを流れる空気流量を調節する制御弁が設けられている。【０００４】
この冷却系統では、連通ライン中に設けられている制御弁を開けることで、第一抽気位置から抽気され冷却器で冷却された高圧の空気を静翼冷却空気ラインに流すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０３８０７１号公報  （図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、冷却空気を高温部品に適切に供給することができるガスタービンの冷却系統、及びこれを備えているガスタービン設備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】
【０００７】
前記目的を達成するための発明に係る第一態様としてのガスタービンの冷却系統は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送る低圧抽気ラインと、前記低圧抽気ラインを流れる空気の流量を制限しつつ、前記低圧抽気ラインを流れる空気の最低流量を確保する最低流量確保器と、前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二抽気位置側の位置とを接続する接続ラインと、前記接続ラインに設けられている第一弁と、前記接続ライン中で前記第一弁よりも前記低圧抽気ライン側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二高温部品側の位置とを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられている第二弁と、を備えている。【０００８】
当該冷却系統では、第一弁の開閉を制御することで、第一抽気位置から抽気されて冷却器で冷却された空気を、接続ラインを介して低圧抽気ラインに流すことができる。このため、当該冷却系統では、低圧抽気ライン中に冷却器を設けなくても、第二高温部品を冷却するための冷却空気の温度を調節することができる。また、当該冷却系統では、第二弁の開閉を制御することで、最低流量確保器により流量が制限される低圧抽気ラインのみならず、バイパスラインを経て第二高温部品に冷却空気を供給することができる。このため、当該冷却系統では、第二弁の開閉を制御することで、第二高温部品に供給する冷却空気の流量を調節することができる。すなわち、当該冷却系統では、第二高温部品に供給する冷却空気の温度及び流量を調節することができる。【０００９】
また、当該冷却系統では、第一弁及び第二弁のいずれもが閉状態で故障しても、低圧抽気ライン中の最低流量確保器を介して、第二抽気位置からの低圧圧縮空気を冷却空気として第二高温部品に供給することができる。このため、当該冷却系統では、第一弁及び第二弁のいずれもが閉状態で故障しても、第二高温部品が直ちに熱損傷してしまうことを回避することができる。しかも、当該冷却系統では、第一弁及び第二弁のいずれもが閉状態で故障しても、低圧抽気ラインを流れる低圧圧縮空気の流量が最低流量確保器により制限されるため、圧縮機からの抽気量の増加を抑えることができ、結果としてガスタービン出力の低下を抑えることができる。【００１０】
前記目的を達成するための発明に係る第二態様としてのガスタービンの冷却系統は、第一態様のガスタービンの冷却系統において、前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、を備え、前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する。【００１１】
第二抽気位置から抽気される低圧圧縮空気の温度や流量は、出力相関値の変化に伴って変化する。また、第二抽気位置から抽気される低圧圧縮空気の温度や流量は、吸気温度の変化に伴っても変化する。このため、出力相関値と吸気温度とのうち、少なくとも一方のパラメータに基づいて、各弁の弁開度を制御することで、第二高温部品に供給される冷却空気の温度及び流量を適切な値に調節することができる。【００１２】
前記目的を達成するための発明に係る第三態様としてのガスタービンの冷却系統は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送る低圧抽気ラインと、前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ラインとを接続する接続ラインと、前記接続ラインに設けられている第一弁と、前記高温抽気ライン中で、前記接続ラインとの接続位置よりも前記第一高温部品側の位置に設けられている第二弁と、前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、を備え、前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する。【００１３】
当該冷却系統でも、第一弁の開閉を制御することで、第一抽気位置から抽気されて冷却器で冷却された空気を、接続ラインを介して低圧抽気ラインに流すことができる。このため、当該冷却系統では、低圧抽気ライン中に冷却器を設けなくても、第二高温部品を冷却するための冷却空気の温度を調節することができる。また、当該冷却系統では、第二弁の開閉を制御することで、第二高温部品に供給する冷却空気の流量を調節することができる。すなわち、当該冷却系統でも、第二高温部品に供給する冷却空気の温度及び流量を調節することができる。【００１４】
前述したように、第二抽気位置から抽気される低圧圧縮空気の温度や流量は、出力相関値の変化に伴って変化する。また、第二抽気位置から抽気される低圧圧縮空気の温度や流量は、吸気温度の変化に伴っても変化する。このため、当該冷却系統でも、出力相関値と吸気温度とのうち、少なくとも一方のパラメータに基づいて、各弁の弁開度を制御することで、第二高温部品に供給される冷却空気の温度及び流量を適切な値に調節することができる。【００１５】
前記目的を達成するための発明に係る第四態様としてのガスタービンの冷却系統は、第二又は第三態様のガスタービンの冷却系統において、前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、前記第一制御部は、前記吸気温度が所定温度以上になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００１６】
前記目的を達成するための発明に係る第五態様としてのガスタービンの冷却系統は、第四態様のガスタービンの冷却系統において、前記第一制御部は、前記第二高温部品の近傍における温度を受け付け、前記温度が予め定められた温度以上になると、開いた弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００１７】
前記目的を達成するための発明に係る第六態様としてのガスタービンの冷却系統は、第二から第五態様のいずれか一態様のガスタービンの冷却系統において、前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、前記第一制御部は、前記出力相関値が所定相関値以上になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００１８】
前記目的を達成するための発明に係る第七態様としてのガスタービンの冷却系統は、第二から第五態様のいずれか一態様のガスタービンの冷却系統において、前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、前記第一制御部は、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が該所定相関値よりも大きい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００１９】
前記目的を達成するための発明に係る第八態様としてのガスタービンの冷却系統は、第二から第七態様のいずれか一態様のガスタービンの冷却系統において、前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、前記第二制御部は、前記吸気温度が所定温度以下になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。【００２０】
前記目的を達成するための発明に係る第九態様としてのガスタービンの冷却系統は、第八態様のガスタービンの冷却系統において、前記第二制御部は、前記吸気温度が前記所定温度である第一温度と前記第一温度よりも高い第二温度との間の温度になると、前記吸気温度の変化に関わらず一定の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力し、前記吸気温度が前記第二温度以上になると、前記吸気温度が前記第二温度よりも小さい値のときの前記第二弁の弁開度以下の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。【００２１】
前記目的を達成するための発明に係る第十態様としてのガスタービンの冷却系統は、第八又は第九態様のガスタービンの冷却系統において、前記第二制御部は、前記第二高温部品の近傍における温度を受け付け、前記温度が予め定められた温度以上になると、開いた弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。【００２２】
前記目的を達成するための発明に係る第十一態様としてのガスタービンの冷却系統は、第二から第十態様のいずれか一態様のガスタービンの冷却系統において、前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、前記第二制御部は、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。【００２３】
前記目的を達成するための発明に係る第十二態様としてのガスタービンの冷却系統は、第一から第十一態様のいずれか一態様のガスタービンの冷却系統において、前記低圧抽気ラインは、前記第二高温部品としての前記タービンの静翼に接続されている。【００２４】
前記目的を達成するための発明に係る第十三態様としてのガスタービン設備は、第一から第十二態様のいずれか一態様のガスタービンの冷却系統と、前記ガスタービンと、を備えている。【００２５】
前記目的を達成するための発明に係る第十四態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの部品冷却方法において、前記圧縮機の第一抽気位置からの空気を第一空気として抽気し、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一空気を送る高圧抽気工程と、前記高圧抽気工程で前記第一高温部品に送られる前記第一空気を冷却する冷却工程と、前記第一空気よりも低圧の第二空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二空気を送る低圧抽気工程と、前記第二高温部品に送られる前記第二空気中に、前記冷却工程で冷却された前記第一空気を混入させる混入工程と、第一弁の弁開度を制御することで、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御する第一制御工程と、第二弁の弁開度を制御することで、前記第一制御工程により流量制御されて前記第二空気中に混入する又は混入した前記第一空気と、前記第二空気と、を併せた空気である部品流入空気の流量を制御する第二制御工程と、を実行し、前記第一制御工程では、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御し、前記第二制御工程では、前記パラメータ値に基づいて、前記部品流入空気の流量を制御する。【００２６】
当該部品冷却方法では、第一弁の開閉を制御することで、第一抽気位置から抽気されて冷却器で冷却された空気を、第二高温部品に送られる第二空気中に混入させることができる。このため、当該部品冷却方法では、第二空気を冷却するために冷却器を設けなくても、第二高温部品を冷却するための冷却空気の温度を調節することができる。また、当該部品冷却方法では、第二弁の開閉を制御することで、第二高温部品に供給する冷却空気の流量を調節することができる。すなわち、当該部品冷却方法では、第二高温部品に供給する冷却空気の温度及び流量を調節することができる。【００２７】
前述したように、第二抽気位置から抽気される低圧圧縮空気の温度や流量は、出力相関値の変化に伴って変化する。また、第二抽気位置から抽気される低圧圧縮空気の温度や流量は、吸気温度の変化に伴っても変化する。このため、当該部品冷却方法でも、出力相関値と吸気温度とのうち、少なくとも一方のパラメータに基づいて、各弁の弁開度を制御することで、第二高温部品に供給される冷却空気の温度及び流量を適切な値に調節することができる。【００２８】
前記目的を達成するための発明に係る第十五態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、第十四態様のガスタービンの部品冷却方法において、前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、前記第一制御工程では、前記吸気温度が所定温度以上になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００２９】
前記目的を達成するための発明に係る第十六態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、第十五態様のガスタービンの部品冷却方法において、前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、前記第一制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以上になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００３０】
前記目的を達成するための発明に係る第十七態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、第十五態様のガスタービンの部品冷却方法において、前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、前記第一制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が該所定相関値よりも大きい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する。【００３１】
前記目的を達成するための発明に係る第十八態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、第十五から第十七態様のいずれか一態様のガスタービンの部品冷却方法において、前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、前記第二制御工程では、前記吸気温度が所定温度以下になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。【００３２】
前記目的を達成するための発明に係る第十九態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、第十八態様のガスタービンの部品冷却方法において、前記第二制御工程では、前記吸気温度が前記所定温度である第一温度と前記第一温度よりも高い第二温度との間の温度になると、前記吸気温度の変化に関わらず一定の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力し、前記吸気温度が前記第二温度以上になると、前記吸気温度が前記第二温度よりも小さい値のときの前記第二弁の弁開度以下の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。【００３３】
前記目的を達成するための発明に係る第二十態様としてのガスタービンの部品冷却方法は、第十五から第十九態様のいずれか一態様のガスタービンの部品冷却方法において、前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、前記第二制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の一態様では、冷却空気を高温部品に適切に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン設備の全体構成を示す模式図である。
【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】図２におけるIII部詳細図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における第一弁の弁開度と、ＩＧＶ開度と、ガスタービン出力と、吸気温度との関係を示す。同図の（Ａ）はガスタービン出力と第一弁の弁開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｂ）はガスタービン出力とＩＧＶ開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｃ）は吸気温度とガスタービン出力が高出力時の第一弁の弁開度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る第一実施形態における第二弁の弁開度と、ＩＧＶ開度と、ガスタービン出力と、吸気温度との関係を示す。同図の（Ａ）はガスタービン出力と第二弁の弁開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｂ）はガスタービン出力とＩＧＶ開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｃ）は吸気温度とガスタービン出力が高出力時の第二弁の弁開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｄ）は吸気温度とガスタービン出力が低出力時の第二弁の弁開度との関係を示すグラフである。
【図７】ガスタービンにおける軸方向の各位置での圧力を示すグラフである。
【図８】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの各種運転状況毎の第一弁及び第二弁の状態を示す説明図である。
【図９】本発明に係る第一実施形態における部品冷却方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る第二実施形態におけるガスタービン設備の全体構成を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る第二実施形態における第一弁の弁開度と、ＩＧＶ開度と、ガスタービン出力と、吸気温度との関係を示す。同図の（Ａ）はガスタービン出力と第一弁の弁開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｂ）はガスタービン出力とＩＧＶ開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｃ）は吸気温度とガスタービン出力が高出力時の第一弁の弁開度との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る第二実施形態における第二弁の弁開度と、ＩＧＶ開度と、ガスタービン出力と、吸気温度との関係を示す。同図の（Ａ）はガスタービン出力と第二弁の弁開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｂ）はガスタービン出力とＩＧＶ開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｃ）は吸気温度とガスタービン出力が高出力時の第二弁の弁開度との関係を示すグラフである。同図の（Ｄ）は吸気温度とガスタービン出力が低出力時の第二弁の弁開度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る各種実施形態、及びその各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
「第一実施形態」
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９を参照して説明する。
【００３８】
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１と、ガスタービン１を構成する部品を冷却する冷却系統６０と、制御装置１００と、を備えている。ガスタービン１は、空気を圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気中で燃料Ｆ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されるタービン４０と、を備えている。
【００３９】
圧縮機１０は、図１及び図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１１と、圧縮機ロータ１１を覆う圧縮機車室１８と、複数の静翼列１４と、圧縮機車室１８内に流入する空気の流量を調節するＩＧＶ（inlet guide vａne）２１と、を有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸方向Ｄａ、この軸方向Ｄａの一方側を上流側Ｄａｕ、他方側を下流側Ｄａｄとする。この上流側Ｄａｕは、圧縮機１０内の空気の流れの上流側Ｄａｕであると共にタービン４０内の燃焼ガスの流れの上流側Ｄａｕでもある。この下流側Ｄａｄは、圧縮機１０内の空気の流れの下流側Ｄａｄであると共に、タービン４０内の燃焼ガスの流れの下流側Ｄａｄでもある。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とする。圧縮機ロータ１１は、その軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びるロータ軸１２と、このロータ軸１２に取り付けられている複数の動翼列１３と、を有する。複数の動翼列１３は、軸方向Ｄａに並んでいる。各動翼列１３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列１３の各下流側Ｄａｄには、静翼列１４が配置されている。各静翼列１４は、圧縮機車室１８の内側に設けられている。各静翼列１４は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。ロータ軸１２の径方向外周側と圧縮機車室１８の径方向内周側との間であって、軸方向Ｄａで静翼列１４及び動翼列１３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１９を成す。すなわち、この圧縮機１０は、軸流多段圧縮機である。燃焼器３０は、圧縮機車室１８中で空気圧縮流路１９が形成されている位置よりも下流側Ｄａｄの位置に収納固定されている。
【００４０】
ＩＧＶ２１は、複数の可動翼２２と、複数の可動翼２２の角度を変える駆動器２３と、を有する。複数の可動翼２２は、複数の動翼列１３のうちで最も上流側Ｄａｕの動翼列よりも上流側Ｄａｕに配置されている。
【００４１】
タービン４０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１と、タービンロータ４１を覆うタービン車室４８と、複数の静翼列５３と、を有する。タービンロータ４１は、その軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びるロータ軸４２と、このロータ軸４２に取り付けられている複数の動翼列４３と、を有する。複数の動翼列４３は、軸方向Ｄａに並んでいる。各動翼列４３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼４４で構成されている。複数の動翼列４３の各上流側Ｄａｕには、静翼列５３が配置されている。各静翼列５３は、タービン車室４８の内側に設けられている。各静翼列５３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼５４で構成されている。ロータ軸４２の外周側とタービン車室４８の内周側との間であって、軸方向Ｄａで静翼列５３及び動翼列４３が配置されている領域の環状の空間は、燃焼器３０からの燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路４９を成す。
【００４２】
静翼５４は、図３に示すように、径方向Ｄｒの延びる翼体５５と、この翼体５５の径方向Ｄｒの内側に設けられている内側シュラウド５６と、この内側シュラウド５６の径方向Ｄｒの内側に設けられているシール部材５７と、を有する。翼体５５の径方向Ｄｒの外側の部分は、タービン車室４８に取り付けられている。内側シュラウド５６は、環状の燃焼ガス流路４９の径方向Ｄｒの内側の一部を画定する部材である。シール部材５７は、回転するタービンロータ４１のロータ軸４２と間隔をあけて対向している。内側シュラウド５６よりも径方向Ｄｒの内側であってシール部材５７とタービンロータ４１のロータ軸４２との間は、空間であるディスクキャビティ５９を形成している。
【００４３】
動翼４４は、径方向Ｄｒに延びる翼体４５と、この翼体４５の径方向Ｄｒの内側に設けられているプラットフォーム４６と、を有する。プラットフォーム４６は、環状の燃焼ガス流路４９の径方向Ｄｒの内側の一部を画定する部材である。
【００４４】
本実施形態のタービン４０の段数は、図１に示すように、４段である。このため、本実施形態のタービン４０は、静翼列５３として、第一静翼列、第二静翼列、第三静翼列、第四静翼列がある。また、本実施形態のタービン４０は、動翼列４３としては、第一動翼列、第二動翼列、第三動翼列、第四動翼列がある。
【００４５】
燃焼器３０は、図２に示すように、高温高圧の燃焼ガスＧをタービン４０の燃焼ガス流路４９内に送る燃焼筒（又は尾筒）３１と、この燃焼筒３１内に圧縮機１０で圧縮された空気と共に燃料Ｆを噴射する燃料噴射器３２と、を有する。燃料噴射器３２には、燃料Ｆが流れる燃料ライン３５が接続されている。この燃料ライン３５には、燃料調節弁３６が設けられている。
【００４６】
圧縮機ロータ１１とタービンロータ４１とは、図１に示すように、同一軸線Ａｒ上に位置して互いに連結されてガスタービンロータ２を成す。このガスタービンロータ２には、例えば、発電機９（図１参照）のロータが接続されている。また、圧縮機車室１８とタービン車室４８とは、互いに連結されてガスタービン車室５を成す。なお、ガスタービン車室５中で燃焼器３０が設けられている部分を燃焼器車室と言い、この燃焼器車室よりも上流側Ｄａｕの車室を圧縮機車室という場合もある。しかしながら、本願では、この燃焼器車室を含む車室を圧縮機車室１８とする。
【００４７】
冷却系統６０は、図１及び図２に示すように、高圧抽気ライン６１と、冷却器６２と、低圧抽気ライン６４と、オリフィス６５と、接続ライン６６と、第一弁６７と、バイパスライン６８と、第二弁６９と、を備えている。高圧抽気ライン６１は、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１から空気を抽気してこの空気をタービンロータ４１に送る。冷却器６２は、高圧抽気ライン６１を通る空気を冷却する。低圧抽気ライン６４は、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気してこの空気をタービン４０の静翼５４に送る。オリフィス６５は、低圧抽気ライン６４を流れる空気の流量を制限する。接続ライン６６は、高圧抽気ライン６１と低圧抽気ライン６４とを接続する。第一弁６７は、接続ライン６６に設けられている。バイパスライン６８は、接続ライン６６と低圧抽気ライン６４とを接続する。第二弁６９は、バイパスライン６８に設けられている。
【００４８】
高圧抽気ライン６１の第一端は、圧縮機車室１８のうちで燃焼器３０を収納している部分の位置に接続されている。すなわち、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１は、圧縮機車室１８のうちで燃焼器３０を収納している部分の位置である。この圧縮機車室１８のうちで燃焼器３０を収納している部分には、圧縮機１０の空気圧縮流路１９から流れ出た空気で、圧縮機車室１８中で最も高い圧力の空気が存在する。この高圧抽気ライン６１の第二端は、タービンロータ４１のロータ軸４２中で第一動翼列が固定されている第一段軸部４２ａに接続されている。この第一段軸部４２ａには、高圧抽気ライン６１と連通する冷却通路４２ｃが形成されている。また、第一動翼列を構成する複数の第一列動翼４４ａには、第一段軸部４２ａの冷却通路４２ｃと連通する冷却通路４４ｃが形成されている。第一列動翼４４ａの冷却通路４４ｃは、第一列動翼４４ａの表面中で燃焼ガスＧと接する部分で開口している。このため、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１から抽気された高圧圧縮空気Ａ１は、動翼冷却空気Ａｍとして、高圧抽気ライン６１、第一段軸部４２ａに形成されている冷却通路４２ｃ、第一列動翼４４ａに形成されている冷却通路４４ｃを介して、燃焼ガス流路４９中に放出される。
【００４９】
低圧抽気ライン６４の第一端は、圧縮機車室１８のうちで中間段の位置に接続されている。すなわち、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２は、圧縮機車室１８のうちで中間段の位置である。圧縮機車室１８内の中間段の位置における空気の圧力は、圧縮機車室１８のうちで燃焼器３０を収納している部分における空気の圧力よりも低い。この低圧抽気ライン６４の第二端は、タービン車室４８を介して、第二静翼列を構成する複数の第二列静翼５４ｂに接続されている。第二列静翼５４ｂには、低圧抽気ライン６４と連通する冷却通路５４ｃが形成されている。この冷却通路５４ｃの一部は、シール部材５７にまで延びている。第二列静翼５４ｂの冷却通路５４ｃの一部では、第二列静翼５４ｂの表面中で燃焼ガスＧと接する部分で開口している。シール部材５７にまで延びている冷却通路５４ｃは、ディスクキャビティ５９に連通している。このため、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２の一部は、静翼冷却空気Ａｓとして、低圧抽気ライン６４、第二列静翼５４ｂの冷却通路５４ｃを介して、燃焼ガス流路４９中に放出される。また、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２の他の一部は、低圧抽気ライン６４、第二列静翼５４ｂの冷却通路５４ｃを介して、ディスクキャビティ５９内に流入する。
【００５０】
接続ライン６６は、高圧抽気ライン６１中で冷却器６２よりもタービンロータ４１側の位置と、低圧抽気ライン６４中でオリフィス６５よりも第二抽気位置Ｐｂ２側の位置とを接続する。バイパスライン６８は、接続ライン６６中で第一弁６７よりも低圧抽気ライン６４側の位置と、低圧抽気ライン６４中でオリフィス６５よりも第二列静翼５４ｂ側の位置とを接続する。
【００５１】
冷却系統６０は、さらに、吸気温度計７１（図１参照）と、冷却空気温度計７２と、ディスクキャビティ温度計７３と、第一制御部１３０と、第二制御部１４０と、を有する。吸気温度計７１は、圧縮機１０が吸い込む空気の温度である吸気温度Ｔｉを検知する。冷却空気温度計７２は、低圧抽気ライン６４中でバイパスライン６８との接続位置よりも第二列静翼５４ｂ側の位置における空気の温度、つまり静翼冷却空気Ａｓの温度を検知する。ディスクキャビティ温度計７３は、ディスクキャビティ５９内の空気の温度（以下、ディスクキャビティ温度Ｔｄとする）を検知する。第一制御部１３０は、第一弁６７の弁開度を制御する。第二制御部１４０は、第二弁６９の弁開度を制御する。
【００５２】
ディスクキャビティ５９には、図３を用いて前述したように、第二列静翼５４ｂの冷却通路５４ｃを通過してきた静翼冷却空気Ａｓが流入する。また、ディスクキャビティ５９には、燃焼ガス流路４９を流れる燃焼ガスＧも流れ得る。このため、ディスクキャビティ温度Ｔｄは、ディスクキャビティ５９に流れ込む静翼冷却空気Ａｓと燃焼ガスＧのそれぞれの温度及び流量によって定まる。このディスクキャビティ温度Ｔｄは、一般的に、ガスタービン出力が高くなる場合に、上昇する。
【００５３】
冷却系統６０の第一制御部１３０及び第二制御部１４０は、制御装置１００の機能構成の一部を成している。この制御装置１００は、第一制御部１３０及び第二制御部１４０の他に、燃料調節弁３６の弁開度を制御する燃料制御部１１０と、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐを制御するＩＧＶ制御部１２０と、を有する。
【００５４】
燃料制御部１１０は、発電機出力に関する指令値や、出力計で検知された発電機出力値や、ガスタービン１が吸い込む空気の吸気温度Ｔｉや、ガスタービン１が排出する排気ガスの排気温度等に応じて、燃焼器３０に供給する燃料流量を求める。燃料制御部１１０は、この燃料流量に応じた制御信号を作成して、この制御信号を燃料調節弁３６に出力する。
【００５５】
ＩＧＶ制御部１２０は、発電機出力に関する指令値や、出力計で検知された発電機出力値や、ガスタービン１が吸い込む空気の吸気温度Ｔｉ等に応じて、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐを求める。ＩＧＶ制御部１２０は、このＩＧＶ開度ＩＧＶｐに応じた制御信号を作成して、この制御信号をＩＧＶ２１に出力する。また、ＩＧＶ制御部１２０は、求めたＩＧＶ開度ＩＧＶｐを第一制御部１３０や第二制御部１４０にも出力する。
【００５６】
第一制御部１３０は、図４に示すように、ＩＧＶ制御部１２０が求めたＩＧＶ開度ＩＧＶｐ、吸気温度計７１で検知された吸気温度Ｔｉ、ディスクキャビティ温度計７３で検知されたディスクキャビティ温度Ｔｄ、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃに応じて、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを定め、この弁開度Ｖ１ｐに応じた制御信号を第一弁６７に出力する。
【００５７】
第二制御部１４０は、ＩＧＶ制御部１２０が求めたＩＧＶ開度ＩＧＶｐ、吸気温度計７１で検知された吸気温度Ｔｉ、ディスクキャビティ温度計７３で検知されたディスクキャビティ温度Ｔｄに応じて、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを定め、この弁開度Ｖ２ｐに応じた制御信号を第二弁６９に出力する。
【００５８】
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。
【００５９】
圧縮機１０は、外気を吸い込んでこれを圧縮して圧縮空気を生成する。圧縮機１０が生成した圧縮空気の一部は、燃焼器３０の燃料噴射器３２を介して燃焼筒３１内に噴出される。また、燃焼筒３１内には、燃料噴射器３２からの燃料Ｆが噴射される。この燃料Ｆは、燃焼筒３１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３１からタービン４０の燃焼ガス流路４９内に流入する。この燃焼ガスＧが燃焼ガス流路４９を通ることで、タービンロータ４１は回転する。
【００６０】
燃焼ガス流路４９内に配置されているタービン４０の動翼４４や静翼５４は、高温の燃焼ガスＧに晒される。このため、本実施形態では、タービン４０の動翼４４や静翼５４を圧縮機１０から抽気した空気を冷却空気として動翼４４や静翼５４に供給し、これらを冷却する。
【００６１】
以下、図９に示すフローチャートに従って、冷却系統６０の動作について説明する。
【００６２】
図２に示すように、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１、つまり圧縮機車室１８のうちで燃焼器３０を収納している部分の位置から抽気された高圧圧縮空気Ａ１は、高圧抽気ライン６１及び冷却器６２を介して、第一列動翼４４ａに供給され、この第一列動翼４４ａを冷却する（Ｓ１：高圧抽気工程）。高圧圧縮空気Ａ１は、冷却器６２を流れる過程で冷却されて（Ｓ２：冷却工程）、動翼冷却空気Ａｍとして第一列動翼４４ａ（第一高温部品）に供給される。動翼冷却空気Ａｍは、第一列動翼４４ａの冷却通路４４ｃを通る過程で第一列動翼４４ａとの熱交換で加熱された後、この第一列動翼４４ａから燃焼ガス流路４９中に放出される。
【００６３】
圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２、つまり圧縮機車室１８のうちで中間段から抽気された低圧圧縮空気Ａ２は、低圧抽気ライン６４を介して、第二列静翼５４ｂに静翼冷却空気Ａｓとして供給される（Ｓ３：低圧抽気工程）。また、場合によっては、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１から抽気され冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１が接続ライン６６を介して低圧圧縮空気Ａ２に混じり（Ｓ５：混入工程）、これらが静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）として第二列静翼５４ｂ（第二高温部品）に供給される。低圧圧縮空気Ａ２に混入させる低圧圧縮空気Ａ２の流量は、第一弁により制御される（Ｓ４：第一制御工程）。第二列静翼５４ｂ（第二高温部品）に供給される静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の流量は、第二弁により制御される（Ｓ６：第二制御工程）。第二列静翼５４ｂに供給された静翼冷却空気Ａｓは、第二列静翼５４ｂの冷却通路５４ｃを通る過程で第二列静翼５４ｂとの熱交換で加熱され、一部がこの第二列静翼５４ｂから燃焼ガス流路４９中に放出される。静翼冷却空気Ａｓの残りの一部は、第二列静翼５４ｂの冷却通路からディスクキャビティ５９に流入する。
【００６４】
ディスクキャビティ５９に流入した空気の一部は、図３に示すように、第二列静翼５４ｂの内側シュラウド５６と第一列動翼４４ａのプラットフォーム４６との間を経て、燃焼ガス流路４９中に流入する。ディスクキャビティ５９に流入した空気の他の部は、第二列静翼５４ｂの内側シュラウド５６と第二列動翼４４ｂのプラットフォーム４６との間を経て、燃焼ガス流路４９中に流入する。このように、第二列静翼５４ｂからディスクキャビティ５９に流入した空気は、燃焼ガス流路４９に流入することで、燃焼ガス流路４９中を流れている高温の燃焼ガスＧがディスクキャビティ５９内に流入すること防ぐためのシール空気として機能する。
【００６５】
ところで、図５の（Ｂ）及び図６の（Ｂ）に示すように、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐは、ガスタービン出力（≒発電機出力）Ｐｏが増加するに連れて次第に大きくなる。つまり、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐはガスタービン出力Ｐｏと正の相関性を持つ。そこで、本実施形態では、このＩＧＶ開度ＩＧＶｐをガスタービン出力Ｐｏの相関値として扱う。
【００６６】
ガスタービン出力Ｐｏが高いとき、つまりＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きいとき、燃焼ガスＧの温度は高くなる。また、吸気温度Ｔｉが高いときも、燃焼ガスＧの温度が高くなる。このため、ガスタービン出力Ｐｏが高いとき、つまりＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きいとき、さらに、吸気温度Ｔｉが高いときには、冷却空気の温度を低下させることが好ましい。
【００６７】
第一制御工程（Ｓ１）で、冷却系統６０の第一弁６７を開けると、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１から抽気され冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１が接続ライン６６を介して低圧抽気ライン６４中に流れ込み、低圧抽気ライン６４中の低圧圧縮空気Ａ２と混じる。冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１の温度は、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２の温度よりも低い。このため、本実施形態では、第二列静翼５４ｂに供給する静翼冷却空気Ａｓの温度を低下させる場合、第一弁６７を開ける。
【００６８】
そこで、第一制御工程（Ｓ１）では、第一制御部１３０が、図５の（Ａ）及び図５の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１（ガスタービン出力Ｐｏ１）以下のときである低出力時には、吸気温度Ｔｉに関わらず、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして全閉を定める。また、第一制御部１３０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１（ガスタービン出力Ｐｏ１）よりも大きいときである高出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして開いている弁開度を定める。第一制御部１３０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１（ガスタービン出力Ｐｏ１）から第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１よりも大きい第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）以下の範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に大きくなる弁開度を定める。また、第一制御部１３０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、一定の弁開度を定める。
【００６９】
但し、第一制御部１３０は、高出力時には、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第一制御部１３０は、高出力時、図５の（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度Ｔｉが予め定められた第一吸気温度Ｔｉ１以上になると、吸気温度Ｔｉの上昇に伴って第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐが大きくなる補正係数を求める。そして、第一制御部１３０は、この補正係数を、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに乗算して、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。
【００７０】
すなわち、第一制御部１３０は、吸気温度Ｔｉが高くなると、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐが大きくなるよう、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。
【００７１】
第一制御部１３０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になると、図５の（Ａ）の破線で示すように、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１から第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に大きくなり且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度よりも大きい弁開度を定める。また、第一制御部１３０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になり、且つＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、一定の弁開度で、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度よりも大きい弁開度を定める。
【００７２】
但し、第一制御部１３０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になった場合も、以上にように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第一制御部１３０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上で、且つ吸気温度Ｔｉが予め定められた第一吸気温度Ｔｉ１未満の場合、図５の（Ｃ）の破線で示すように、吸気温度Ｔｉに対して一定の補正係数を求める。そして、第一制御部１３０は、この補正係数を、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに乗算して、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。さらに、第一制御部１３０は、吸気温度Ｔｉが予め定められた第一吸気温度Ｔｉ１以上の場合、前述の一定の弁開度Ｖ１ｐから吸気温度Ｔｉの上昇に伴って第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐが大きくなる補正係数をを求める。そして、第一制御部１３０は、この補正係数を、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに乗算して、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。
【００７３】
第一制御部１３０は、冷却空気温度計７２で検知された低圧抽気ライン６４中の静翼冷却空気Ａｓの温度が目標温度になるよう第一弁６７の弁開度変更量を求める。静翼冷却空気Ａｓの目標温度は、吸気温度ＴｉやＩＧＶ開度ＩＧＶｐ等に応じて変化する。このため、第一制御部１３０は、吸気温度ＴｉやＩＧＶ開度ＩＧＶｐに応じた目標温度を求める。第一制御部１３０は、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃと、静翼冷却空気Ａｓの目標温度との偏差を求める。第一制御部１３０は、この偏差に応じた第一弁６７の開度変更量であるＰＩ制御量を求める。
【００７４】
第一制御部１３０は、前述したように定めた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃとその目標温度との偏差に応じた第一弁６７の開度変更量を加え、この結果を第一弁６７の目標とする弁開度Ｖ１ｐとする。第一制御部１３０は、この目標とする弁開度Ｖ１ｐに応じた制御信号を作成し、この制御信号を第一弁６７に出力する。
【００７５】
以上、第一制御部１３０による第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐの制御により、基本的に、第二列静翼５４ｂを冷却するために適切な温度の静翼冷却空気Ａｓを第二列静翼５４ｂに送ることができる。
【００７６】
ところで、静翼冷却空気Ａｓは、前述したように、第二列静翼５４ｂに送られた後、その一部がディスクキャビティ５９を経て、燃焼ガス流路４９に流入することで、燃焼ガス流路４９中を流れている高温の燃焼ガスＧがディスクキャビティ５９内に流入すること防ぐためのシール空気として機能する。このため、静翼冷却空気Ａｓは、シール空気として機能するために必要な流量が確保されていることが好ましい。
【００７７】
前述したように、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐの制御により、第二列静翼５４ｂを冷却するために適切な温度の静翼冷却空気Ａｓを第二列静翼５４ｂに送ることができたとしても、この静翼冷却空気Ａｓがシール空気として機能するために必要な流量が確保されない場合がある。
【００７８】
圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４を経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量は、基本的に、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂ周りの圧力との圧力差に依存する。
【００７９】
そこで、ガスタービン出力、言い換えるとＩＧＶ開度ＩＧＶｐの変化に伴う、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂ周りの圧力との圧力差の変化について、図７を用いて説明する。なお、図７中、横軸はガスタービン１における軸方向Ｄａの位置を示し、縦軸は圧力を示す。
【００８０】
圧縮機１０の吸気位置及びタービン４０の排気位置での圧力は、ガスタービン出力に関わらず、基本的に大気圧である。また、圧縮機１０の出口（≒燃焼器３０の入口≒第一抽気位置Ｐｂ１）の圧力は、ガスタービン１中で最も高い圧力である。
【００８１】
ここで、ガスタービン出力が高出力時、圧縮機１０の吸気位置から圧縮機出口（≒燃焼器入口≒第一抽気位置Ｐｂ１）まで、例えば、圧力が直線的に増加するとする。圧縮機出口（≒燃焼器入口≒第一抽気位置Ｐｂ１）の圧力は、ガスタービン中の最高圧力Ｐｍａｘ１になる。また、圧縮機出口（≒燃焼器入口）から燃焼器出口（≒タービン入口）まで、例えば、圧力が直線的に減少するとする。さらに、燃焼器出口（≒タービン入口）からタービン４０の排気位置まで、たとえば、圧力が直線的に減少するとする。さらに、圧縮機出口（≒燃焼器入口≒第一抽気位置Ｐｂ１）より上流側Ｄａｕの第二抽気位置Ｐｂ２の圧力に対して、燃焼器出口（≒タービン入口）より下流側Ｄａｄの第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力がΔＰ１だけ低いとする。
【００８２】
ガスタービン出力が高出力時に、ガスタービン１中の各位置での圧力が以上のような傾向がある場合、ガスタービン出力が低出力時には、ガスタービン１中の各位置での圧力は以下のような傾向を示す。
【００８３】
ガスタービン出力が低下時、言い返るとＩＧＶ開度ＩＧＶｐが小さいとき、ガスタービン１中で最も高い圧力となる圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）では、ガスタービン出力が高出力時における同位置の圧力Ｐｍａｘ１よりも所定圧力だけ小さい圧力Ｐｍａｘ２になる。ここで、圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）における高出力時の圧力に対する低出力の圧力を圧力低下率（＝Ｐｍａｘ２／Ｐｍａｘ１）とする。圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）より下流側Ｄａｄにおける各位置の圧力は、基本的に、各位置における高圧出力時の圧力に対して、各位置における低出力時の圧力が圧力低下率（＝Ｐｍａｘ２／Ｐｍａｘ１）と同じ割合で小さくなる。しかしながら、圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）より上流側Ｄａｕにおける各位置の圧力は、基本的に、各位置における高圧出力時の圧力に対して、各位置における低出力時の圧力が圧力低下率よりも大きな割合で小さくなる。より具体的には、圧縮機１０の吸気側（上流側Ｄａｕ）では、圧力の増加傾向が小さく、圧縮機出口側では圧力の増加傾向が大きくなる。そして、圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）での圧力は、前述の圧力Ｐｍａｘ２になる。
【００８４】
このため、ガスタービン出力が低出力時、圧縮機出口（≒燃焼器入口≒第一抽気位置Ｐｂ１）より上流側Ｄａｕの第二抽気位置Ｐｂ２の圧力に対して、燃焼器出口（≒タービン入口）より下流側Ｄａｄの第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力は、前述のΔＰ１より小さいΔＰ２だけ低くなる。すなわち、ガスタービン出力が低出力時における第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力との圧力差ΔＰ２は、ガスタービン出力が高出力時における第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力との圧力差ΔＰ１より小さくなる。
【００８５】
このように、ガスタービン出力が低出力時、高出力時と比べて、第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力との圧力差ΔＰが小さくなる。このため、ガスタービン出力が低出力時、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４を経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量は、高出力時と比べて少なくなる。
【００８６】
また、吸気温度Ｔｉが低いときも、吸気温度Ｔｉが高いときと比べて、以上と同様に、第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力との圧力差ΔＰが小さくなる。このため、吸気温度Ｔｉが低いときも、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４を経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量は、吸気温度度Ｔｉが高いときと比べて少なくなる。
【００８７】
以上のように、ガスタービン出力が低出力時や吸気温度Ｔｉが低いときには、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４を経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量が少なくなる。よって、ガスタービン出力が低出力時や吸気温度Ｔｉが低いときには、この静翼冷却空気Ａｓがシール空気として機能するために必要な流量が確保されない場合がある。
【００８８】
圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２は、低圧抽気ライン６４中のオリフィス６５によりその流量が制限されてから、静翼冷却空気Ａｓとして第二列静翼５４ｂに供給される。また、冷却系統６０の第二弁６９を開けた場合も、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２の一部は、オリフィス６５を経て、このオリフィス６５よりも第二列静翼５４ｂ側の低圧抽気ライン６４を通って第二列静翼５４ｂに供給される。さらに、冷却系統６０の第二弁６９を開けた場合、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気され低圧圧縮空気Ａ２の他の一部は、接続ライン６６、バイパスライン６８を経て、バイパスライン６８との接続位置よりも第二列静翼５４ｂ側の低圧抽気ライン６４を通って第二列静翼５４ｂに供給される。よって、第二弁６９を開けることで、第二列静翼５４ｂに供給する静翼冷却空気Ａｓの流量を増やすことができる。このため、本実施形態では、静翼冷却空気Ａｓの流量を増加させる場合、第二弁６９を開ける。
【００８９】
そこで、第二制御工程（Ｓ６）では、第二制御部１４０が、図６の（Ａ）及び図６の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１以下のときである低出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして開いている弁開度を定める。また、第二制御部１４０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１よりも大きく第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の高出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、低出力時よりも小さく、且つＩＧＶ開度ＩＧＦＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなり、第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２で「０」なる弁開度Ｖ２ｐを定める。さらに、第二制御部１４０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きい高出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、全閉「０」を定める。
【００９０】
但し、第二制御部１４０は、以上にように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ１ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第二制御部１４０は、低出力時、図６の（Ｄ）に示すように、吸気温度Ｔｉが第一吸気温度Ｔｉ１よりも低い第二吸気温度Ｔｉ２よりも高いときには、全閉を示す補正係数をを求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０は、低出力時、吸気温度Ｔｉが第二吸気温度Ｔｉ２以下になると、吸気温度Ｔｉの低下に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【００９１】
第二制御部１４０は、高出力時、図６の（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度Ｔｉが第二吸気温度Ｔｉ２よりも低い第三吸気温度Ｔｉ３よりも高いときには、全閉を示す補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０は、高出力時、吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３以下になると、吸気温度Ｔｉの低下に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【００９２】
すなわち、第二制御部１４０は、低出力時も高出力時も、吸気温度Ｔｉが低くなると、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐが大きくなるよう、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【００９３】
第二制御部１４０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になると、図６の（Ａ）の破線で示すように、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１から第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の範囲内では、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて小さくなり、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度Ｖ２ｐよりも大きい弁開度Ｖ２ｐを定める。また、第二制御部１４０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になり、且つＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きくなると、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、一定の弁開度で、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度Ｖ２ｐよりも大きい弁開度Ｖ２ｐを定める。
【００９４】
但し、第二制御部１４０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になった場合も、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第二制御部１４０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上で、且つ吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３より高いときには、図６の（Ｃ）の破線で示すように、吸気温度Ｔｉに対して一定の補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。さらに、第二制御部１４０は、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上で、且つ吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３以下のときには、前述の一定の弁開度Ｖ２ｐから吸気温度Ｔｉの低下に伴って第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐが大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【００９５】
第二制御部１４０は、ディスクキャビティ温度Ｔｄが第三制限温度Ｔｄ３以上にならない限り、以上のように定めた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに応じた制御信号を作成し、この制御信号を第二弁６９に出力する。
【００９６】
前述したように、第一制御部１３０による第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐの制御により、基本的に、第二列静翼５４ｂを冷却するために適切な温度の静翼冷却空気Ａｓを第二列静翼５４ｂに送ることができる。しかしながら、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐの制御だけでは、第二列静翼５４ｂを十分に冷却できない場合がある。このため、第二制御部１４０は、ディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になると、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、一定の弁開度で、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度Ｖ２ｐよりも大きい弁開度Ｖ２ｐを定める。この結果、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐがより大きくなることで、バイパスライン６８を流れる空気流量が多くなる。このため、低圧抽気ライン６４から第二列静翼５４ｂに供給される静翼冷却空気Ａｓの流量が多くなり、第二列静翼５４ｂの温度上昇を抑えることができる。
【００９７】
さらに、第二制御部１４０は、ディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１よりも高い第三制限温度Ｔｄ３以上になると、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして「全開」を定める。そして、第二制御部１４０は、全開を示す制御信号を作成し、この制御信号を第二弁６９に出力する。この結果、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐが全開になり、バイパスライン６８を流れる空気流量がより多くなる。このため、低圧抽気ライン６４から第二列静翼５４ｂに供給される静翼冷却空気Ａｓの流量がより多くなり、第二列静翼５４ｂの温度上昇をより抑えることができる。
【００９８】
次に、図８を用いて、ガスタービン１の運転状況に応じた第一弁６７及び第二弁６９の弁開度Ｖ１ｐ，Ｖ２ｐについて、まとめて説明する。
【００９９】
ガスタービン出力が低出力時、つまりＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１以下のとき、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の圧力は、ガスタービン出力が高出力時に比べて低い。このため、ガスタービン出力が低出力時、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の温度は、ガスタービン出力が高出力時に比べて低い。よって、第二列静翼５４ｂには、第二抽気位置Ｐｂ２からの低圧圧縮空気Ａ２を静翼冷却空気Ａｓとして供給すれば、基本的に、目的の温度以下に第二列静翼５４ｂを冷却することができ、冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１を低圧抽気ライン６４に送る必要がない。そこで、本実施形態では、ガスタービン出力が低出力時、つまりＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１以下のとき、図８のガスタービン出力が低出力時の欄中に示すように、接続ライン６６中に設けられている第一弁６７を基本的に全閉にする。
【０１００】
また、圧縮機１０が吸い込む空気の温度である吸気温度Ｔｉが低いとき、前述したように、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂ周りの圧力との圧力差が小さくなる。このため、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４のみを経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量は少なくなる。そこで、本実施形態では、吸気温度Ｔｉが低いとき、図８の低温時の欄中に示すように、バイパスライン６８中に設けられている第二弁６９を開ける。この結果、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２は、流量を制限するオリフィス６５が設けられている低圧抽気ライン６４を流れると共に、バイパスライン６８にも流れるようになり、静翼冷却空気Ａｓの流量が増え、シール空気としての必要な流量を確保することができる。
【０１０１】
以上のように、ガスタービン出力が低出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低いとき、図８中のガスタービン出力が低出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低温時の欄中に示すように、本実施形態では、基本的に、第一弁６７を全閉にし、第二弁６９を開ける。
【０１０２】
ガスタービン出力が高出力時、つまりＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１より大きいとき、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の温度は、ガスタービン出力が低出力時に比べて高い。しかしながら、吸気温度Ｔｉが低いときには、ガスタービン出力が高出力時でも、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の温度は、吸気温度Ｔｉが高いときに比べて低い。よって、第二列静翼５４ｂには、第二抽気位置Ｐｂ２からの低圧圧縮空気Ａ２を静翼冷却空気Ａｓとして供給すれば、基本的に、目的の温度以下に第二列静翼５４ｂを冷却することができ、冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１を低圧抽気ライン６４に送る必要がない。
【０１０３】
また、ガスタービン出力が高出力時、つまりＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１より大きいとき、前述したように、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂ周りの圧力との圧力差が大きくなる。一方で、吸気温度Ｔｉが低いときには、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂ周りの圧力との圧力差が小さくなる。このため、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低いときには、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４のみを経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量で、シール空気としての必要な流量を確保できない場合がある。
【０１０４】
そこで、本実施形態では、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低いとき、図８中のガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低温時の欄中に示すように、基本的に、第一弁６７を全閉にし、第二弁６９を吸気温度Ｔｉに応じて多少開ける。但し、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低いときでも、ディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になった場合には、第一弁６７を開け、第二弁６９をさらに開ける。
【０１０５】
吸気温度Ｔｉが高いとき、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の温度は、吸気温度Ｔｉが低いときに比べて高い。しかしながら、ガスタービン出力が低出力時には、吸気温度Ｔｉが高くても、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の温度は、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高いときに比べて低い。よって、第二列静翼５４ｂには、第二抽気位置Ｐｂ２からの低圧圧縮空気Ａ２を静翼冷却空気Ａｓとして供給すれば、基本的に、目的の温度以下に第二列静翼５４ｂを冷却することができ、冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１を低圧抽気ライン６４に送る必要がない。
【０１０６】
また、吸気温度Ｔｉが高いとき、前述したように、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂ周りの圧力との圧力差が大きくなる。このため、吸気温度Ｔｉが高いときには、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４のみを経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量で、シール空気としての必要な流量を確保できる。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、ガスタービン出力が低出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高いとき、図８中のガスタービン出力が低出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高温時の欄中に示すように、基本的に、第一弁６７及び第二弁６９を全閉にする。
【０１０８】
ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高いとき、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気される低圧圧縮空気Ａ２の温度は、高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが低いとき、低出力時で吸気温度Ｔｉが高いとき、さらに低出力時で吸気温度Ｔｉが低いときのいずれのときよりも、高い。また、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高いとき、第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４のみを経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量で、シール空気としての必要な流量を確保できる。
【０１０９】
そこで、本実施形態では、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高いとき、図８中のガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高温時の欄中に示すように、基本的に、第一弁６７を開け、第二弁６９を全閉にする。但し、ガスタービン出力が高出力時で且つ吸気温度Ｔｉが高いときに、ディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になった場合には、第一弁６７をさらに開け、第二弁６９を開ける。
【０１１０】
また、図８中に示す四形態のいずれも場合でも、第一制御部１３０は、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃと、静翼冷却空気Ａｓの目標温度との偏差の偏差に応じて、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを制御する。このため、図８中に示す四形態のいずれも場合でも、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐは、図８中に例示した第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐよりも、大きくなることもある。
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、接続ライン６６中の第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐ及びバイパスライン６８中の第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを調節することで、第二列静翼５４ｂに供給する静翼冷却空気Ａｓの温度及び流量を制御することができる。しかも、本実施形態では、接続ライン６６を介して、第一抽気位置Ｐｂ１から抽気され冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１を低圧抽気ライン６４に流すことで、低圧抽気ライン６４中に冷却器を設けなくても、第二列静翼５４ｂを目的の温度以下に抑えることができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、第一弁６７及び第二弁６９のいずれもが閉状態で故障しても、低圧抽気ライン６４中のオリフィス６５を介して、第二抽気位置Ｐｂ２からの低圧圧縮空気Ａ２を静翼冷却空気Ａｓとして第二列静翼５４ｂに供給することができる。このため、本実施形態では、第一弁６７及び第二弁６９のいずれもが閉状態で故障しても、第二列静翼５４ｂが直ちに熱損傷してしまうことを回避することができる。しかも、本実施形態では、第一弁６７及び第二弁６９のいずれもが閉状態で故障しても、低圧抽気ライン６４を流れる低圧圧縮空気Ａ２の流量がオリフィス６５により制限されるため、圧縮機１０からの抽気量の増加を抑えることができ、結果としてガスタービン出力の低下を抑えることができる。
【０１１３】
以上のように、本実施形態では、第二高温部品である第二列静翼５４ｂに、静翼冷却空気Ａｓを適切に供給することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態では、低圧抽気ライン６４を流れる低圧圧縮空気Ａ２の流量を制限しつつも、低圧抽気ライン６４を流れる空気の最低流量を確保する最低流量確保器として、オリフィスを例示している。しかしながら、最低流量確保器として、オリフィスの他、フローノズルやベンチュリー管等の流路絞りを有するもの等や、最小流量を確保できる機構を持つバルブ等も利用することができる。最小流量を確保できる機構としては、機械的に全閉を防ぐ機構や、流路を塞ぐ部材に予め孔を設けておく機構などが利用できる。
【０１１５】
「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１０〜図１２を参照して説明する。
【０１１６】
本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態のガスタービン設備と同様、図１０に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１を構成する部品を冷却する冷却系統６０ａと、制御装置１００ａと、を備えている。本実施形態のガスタービン１は、第一実施形態のガスタービン１と基本的に同じである。一方、本実施形態の冷却系統６０ａは、第一実施形態の冷却系統６０と多少異なる。また、本実施形態の制御装置１００ａも、第一実施形態の制御装置１００と多少異なる。そこで、以下では、本実施形態の冷却系統６０ａ及び制御装置１００ａについて、主として説明する。
【０１１７】
本実施形態の冷却系統６０ａは、第一実施形態と同様、高圧抽気ライン６１と、冷却器６２と、低圧抽気ライン６４と、接続ライン６６と、第一弁６７と、第二弁６９と、吸気温度計７１と、冷却空気温度計７２と、ディスクキャビティ温度計７３と、第一制御部１３０ａと、第二制御部１４０ａと、を有する。但し、本実施形態の冷却系統６０ａは、第一実施形態の冷却系統６０におけるオリフィス６５及びバイパスライン６８を有していない。このため、第二弁６９は、低圧抽気ライン６４に設けられている。具体的に、第二弁６９は、低圧抽気ライン６４中であって、接続ライン６６との接続位置と冷却空気温度計７２との間に設けられている。なお、冷却空気温度計７２は、低圧抽気ライン６４中であって、接続ライン６６との接続位置と第二列静翼５４ｂとの間に設けられている。
【０１１８】
第一制御部１３０ａは、第一弁６７の弁開度を制御する。第二制御部１４０ａは、第二弁６９の弁開度を制御する。本実施形態の第一制御部１３０ａ及び第二制御部１４０ａも、制御装置１００ａの機能構成の一部を成している。この制御装置１００ａは、第一実施形態の制御装置１００と同様、第一制御部１３０ａ及び第二制御部１４０ａの他に、燃料制御部１１０と、ＩＧＶ制御部１２０と、を有する。
【０１１９】
本実施形態においても、第一実施形態と同様、高圧抽気工程（Ｓ１）、冷却工程（Ｓ２）、低圧抽気工程（Ｓ３）、第一制御工程（Ｓ４）、混入工程（Ｓ５）、第二制御工程（Ｓ６）が実行される。但し、本実施形態では、第一制御工程（Ｓ４）における第一制御部１３０ａの動作、及び、第二制御工程（Ｓ６）における第二制御部１４０ａの動作が、第一実施形態と多少異なる。
【０１２０】
第一実施形態と同様、第一制御工程（Ｓ１）で、冷却系統６０ａの第一弁６７を開けると、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１から抽気され冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１が接続ライン６６を介して低圧抽気ライン６４中に流れ込み、低圧抽気ライン６４中の低圧圧縮空気Ａ２と混じる。
【０１２１】
図７を用いて前述したように、ガスタービン出力が低出力時、高出力時と比べて、第二抽気位置Ｐｂ２の圧力と第二列静翼５４ｂの位置Ｐｃ２での圧力との圧力差ΔＰが小さくなる。このため、ガスタービン出力が低出力時、圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２が低圧抽気ライン６４を経て第二列静翼５４ｂへ静翼冷却空気Ａｓとして供給される流量は、高出力時と比べて少なくなる。
【０１２２】
そこで、第一制御工程（Ｓ１）では、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時には、冷却器６２で冷却された後の高圧圧縮空気Ａ１を低圧圧縮空気Ａ１に混入させる。この結果、低圧圧縮空気Ａ１に高圧圧縮空気Ａ１が混入した静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の圧力が高まり、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時における静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の流量低下を抑えることができる。
【０１２３】
第一制御部１３０ａは、図１１の（Ａ）及び図５の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）以上である高出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして全閉又は全閉に近い弁開度を定める。第一制御部１３０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）より小さくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、開いている弁開度を定める。より具体的には、第一制御部１３０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）から第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１（ガスタービン出力Ｐｏ１）以上の範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが小さくなるに連れて大きくなるに連れて次第に大きくなる弁開度を定める。言い換えると、第一制御部１３０ａは、この範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなる弁開度を定める。また、第一制御部１３０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１より小さくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１のときの弁開度を定める。すなわち、第一制御部１３０ａは、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、高出力時に比べて大きな弁開度を定める。
【０１２４】
但し、第一制御部１３０ａは、高出力時には、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第一制御部１３０ａは、第一実施形態と同様、高出力時、図１１の（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度Ｔｉが予め定められた第一吸気温度Ｔｉ１以上になると、吸気温度Ｔｉの上昇に伴って第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐが大きくなる補正係数をを求める。そして、第一制御部１３０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに乗算して、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。
【０１２５】
すなわち、本実施形態の第一制御部１３０ａも、第一実施形態と同様、吸気温度Ｔｉが高くなると、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐが大きくなるよう、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。
【０１２６】
第一制御部１３０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になると、図１１の（Ａ）の破線で示すように、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１から第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなり且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度よりも大きい弁開度を定める。また、第一制御部１３０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になり、且つＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、一定の弁開度で、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度よりも大きい弁開度を定める。
【０１２７】
但し、第一制御部１３０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になった場合も、以上にように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第一制御部１３０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上で、且つ吸気温度Ｔｉが予め定められた第一吸気温度Ｔｉ１未満の場合、図１１の（Ｃ）の破線で示すように、吸気温度Ｔｉに対して一定の補正係数を求める。そして、第一制御部１３０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに乗算して、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。さらに、第一制御部１３０ａは、吸気温度Ｔｉが予め定められた第一吸気温度Ｔｉ１以上の場合、前述の一定の弁開度Ｖ１ｐから吸気温度Ｔｉの上昇に伴って第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐが大きくなる補正係数を求める。そして、第一制御部１３０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに乗算して、この弁開度Ｖ１ｐを補正する。
【０１２８】
第一制御部１３０ａは、第一実施形態と同様に、冷却空気温度計７２で検知された低圧抽気ライン６４中の静翼冷却空気Ａｓの温度が目標温度になるよう第一弁６７の弁開度変更量を求める。第一制御部１３０ａは、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃと、静翼冷却空気Ａｓの目標温度との偏差を求める。第一制御部１３０ａは、この偏差に応じた第一弁６７の開度変更量であるＰＩ制御量を求める。
【０１２９】
第一制御部１３０ａは、前述したように定めた第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐに、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃとその目標温度との偏差に応じた第一弁６７の開度変更量を加え、この結果を第一弁６７の目標とする弁開度Ｖ１ｐとする。第一制御部１３０ａは、この目標とする弁開度Ｖ１ｐに応じた制御信号を作成し、この制御信号を第一弁６７に出力する。
【０１３０】
以上、第一制御部１３０ａによる第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐの制御により、基本的に、第二列静翼５４ｂを冷却するために適切な温度で、且つシール空気としての適切な流量の静翼冷却空気Ａｓを第二列静翼５４ｂに送ることができる。
【０１３１】
ところで、本実施形態の第一制御部１３０ａは、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、高出力時に比べて大きな弁開度を定める。一方、第一実施形態の第一制御部１３０は、逆に、ガスタービン出力Ｐｏが高出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、低出力時に比べて大きな弁開度を定める。
【０１３２】
このように、第一弁６７の制御方法が本実施形態と第一実施形態とで異なるのは、ガスタービン１の機種の相違に基づく。例えば、ガスタービン１には、高温部品の冷却条件が厳しくシール空気の条件が厳しくない機種もあれば、高温部品の冷却条件が厳しくなくシール空気の条件が厳しい機種もある。ここで、「高温部品の冷却条件が厳しくシール空気の条件が厳しくない」とは、シール空気として適切な流量の空気を高温部品に送っても、この空気による高温部品の冷却が不十分である場合が多いことである。また、「高温部品の冷却条件が厳しくなくシール空気の条件が厳しい」とは、高温部品の冷却に適切な温度の空気を高温部品に送っても、この空気の流量がシール空気として不十分になる場合が多いことである。
【０１３３】
本実施形態の制御装置１００ａは、高温部品の冷却条件が厳しくなくシール空気の条件が厳しい機種のガスタービン１に対して適用することができる。そこで、本実施形態の第一制御部１３０ａは、ガスタービン出力Ｐｏが低出力で、静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の流量が低下する場合に、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを大きくしている。
【０１３４】
一方、第一実施形態の制御装置１００は、高温部品の冷却条件が厳しくシール空気の条件が厳しくない機種のガスタービン１に対して適用することができる。そこで、第一実施形態の第一制御部１３０は、ガスタービン出力Ｐｏが高出力で燃焼ガス温度が高まる場合に、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを大きくしている。
【０１３５】
このため、本実施形態の制御装置１００ａが、高温部品の冷却条件が厳しくなくシール空気の条件が厳しい機種のガスタービン１に対する装置である場合、本実施形態の第一制御部１３０ａは、第一実施形態の第一制御部１３０と同様、ガスタービン出力Ｐｏが高出力時、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを大きくしてもよい。
【０１３６】
また、第一実施形態の制御装置１００が、高温部品の冷却条件が厳しくシール空気の条件が厳しくない機種のガスタービン１に対する装置である場合、第一実施形態の第一制御部１３０は、本実施形態の第一制御部１３０ａと同様、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを大きくしてもよい。
【０１３７】
圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２から抽気された低圧圧縮空気Ａ２は、低圧抽気ライン６４を経て、静翼冷却空気Ａｓとして第二列静翼５４ｂに供給される。第二列静翼５４ｂに供給する静翼冷却空気Ａｓの流量は、低圧抽気ライン６４に設けられている第二弁６９の弁開度を大きくすることで、増やすことができる。このため、本実施形態でも、静翼冷却空気Ａｓの流量を増加させる場合、第二弁６９を開ける。
【０１３８】
そこで、第二制御工程（Ｓ６）では、第二制御部１４０ａが、図１２の（Ａ）及び図１２の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１以下のときである低出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして開いている弁開度を定める。また、第二制御部１４０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１よりも大きく第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の高出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、低出力時よりも小さく、且つＩＧＶ開度ＩＧＦＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなる弁開度Ｖ２ｐを定める。さらに、第二制御部１４０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きい高出力時には、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２のときの弁開度を定める。
【０１３９】
但し、第二制御部１４０ａも、以上にように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ１ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第二制御部１４０ａは、低出力時、図１２の（Ｄ）に示すように、吸気温度Ｔｉが第一吸気温度Ｔｉ１よりも低い第二吸気温度Ｔｉ２よりも高いときには、全閉を示す補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０ａは、低出力時、吸気温度Ｔｉが第二吸気温度Ｔｉ２以下になると、吸気温度Ｔｉの低下に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【０１４０】
第二制御部１４０ａは、高出力時、図１２の（Ｃ）の実線で示すように、吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３から第四吸気温度Ｔｉ４の間、開いている一定の弁開度を示す補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。ここで、第三吸気温度Ｔｉ３は、第二吸気温度Ｔｉ２より低い温度である。また、第四吸気温度Ｔｉ４は、第二吸気温度Ｔｉ２及び第一吸気温度Ｔｉ１より高い温度である。第二制御部１４０ａは、高出力時、吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３以下になると、吸気温度Ｔｉの低下に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０ａは、高出力時、吸気温度Ｔｉが第四吸気温度Ｔｉ４より高くなると、吸気温度Ｔｉの上昇に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に小さくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【０１４１】
すなわち、第二制御部１４０ａは、低出力時も高出力時も、吸気温度Ｔｉが低くなると、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐが大きくなるよう、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【０１４２】
第一実施形態の第二制御部１４０は、図６の（Ｃ）に示すように、高出力時、吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３より高い全温度域で、開いている一定の弁開度を示す補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算する。一方、本実施形態の第二制御部１４０ａは、図１２の（Ｃ）を用いて前述したように、高出力時、吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３より高い第四吸気温度Ｔｉ４より高くなると、吸気温度Ｔｉの上昇に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に小さくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算する。
【０１４３】
ガスタービン１は、圧縮機１０からの抽気空気流量を少なくするほど、ガスタービン効率が高くなる。このため、本実施形態では、高温部品の焼損等を抑えつつも、ガスタービン効率を極限近くまで高めるため、高出力時、吸気温度Ｔｉが第四吸気温度Ｔｉ４より高くなると、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを上記のように補正する。なお、このような補正は、高温部品の冷却条件が厳しくなく機種のガスタービン１に対して行うことが好ましい。
【０１４４】
第二制御部１４０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になると、図１２の（Ａ）の破線で示すように、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１から第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の範囲内では、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて小さくなり、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度Ｖ２ｐよりも大きい弁開度Ｖ２ｐを定める。また、第二制御部１４０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になり、且つＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きくなると、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、一定の弁開度で、且つディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの同範囲内の弁開度Ｖ２ｐよりも大きい弁開度Ｖ２ｐを定める。
【０１４５】
但し、第二制御部１４０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上になった場合も、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第二制御部１４０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上で、且つ吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３から第四吸気温度Ｔｉ４の間、ディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１未満のときの弁開度よりも大きな一定の弁開度を示す補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。第二制御部１４０ａは、高出力時にディスクキャビティ温度Ｔｄが第一制限温度Ｔｄ１以上で、且つ吸気温度Ｔｉが第三吸気温度Ｔｉ３以下のときには、前述の一定の弁開度Ｖ２ｐから吸気温度Ｔｉの低下に伴って第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐが大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０ａは、高出力時、吸気温度Ｔｉが第四吸気温度Ｔｉ４より高くなると、前述の一定の弁開度Ｖ２ｐから吸気温度Ｔｉの上昇に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に小さくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【０１４６】
以上のように、本実施形態でも、第二高温部品である第二列静翼５４ｂに、静翼冷却空気Ａｓを適切に供給することができる。
【０１４７】
「変形例」
上記実施形態では、ガスタービン出力に相関する出力相関値として、ＩＧＶ制御部１２０が求めたＩＧＶ開度ＩＧＶｐを用いている。しかしながら、ＩＧＶ２１の可動翼２２の開度を検知する開度検知器を設け、この開度検知計で検知されたＩＧＶ開度ＩＧＶｐを出力相関値として用いてよい。
【０１４８】
上記実施形態では、ガスタービン出力に相関する出力相関値としてＩＧＶ開度ＩＧＶｐを用いている。しかしながら、ガスタービン出力に相関性を有するものであれば、如何なるパラメータを用いてもよく、ガスタービン出力自体を出力相関値としてもよい。
【０１４９】
上記実施形態において、第一抽気位置Ｐｂ１が圧縮機車室１８のうちで燃焼器３０を収納している部分の位置であり、第二抽気位置Ｐｂ２が圧縮機車室１８の中間段の位置である。しかしながら、第一抽気位置Ｐｂ１で抽気される空気の圧力が第二抽気位置Ｐｂ２で抽気される空気の圧力に対して相対的に高ければよく、各抽気位置は上記の位置に限定されない。
【０１５０】
上記実施形態において、第一列動翼４４ａが第一高温部品を成し、第二列静翼５４ｂが第二高温部品を成している。しかしながら、第二高温部品は、第一高温部品より相対的に低い圧力環境下におかれる高温部品であればよく、各高温部品は上記部品に限定されない。例えば、第一高温部品は、燃焼器３０の燃焼筒３１であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明に係る一態様によれば、冷却空気を高温部品を適切に供給することができる。
【符号の説明】
【０１５２】
１：ガスタービン、２：ガスタービンロータ、５:ガスタービン車室、９：発電機、１０：圧縮機、１１：圧縮機ロータ、１２:ロータ軸、１３:動翼列、１４:静翼列、１８:圧縮機車室、１９:空気圧縮流路、３０:燃焼器、４０:タービン、４１:タービンロータ、４２:ロータ軸、４３:動翼列、４４：動翼、４４ａ：第一列動翼（第一高温部品）、４８：タービン車室、４９：燃焼ガス流路、５３：静翼列、５４：静翼、５４ｂ：第二列静翼（第二高温部品）、５９：ディスクキャビティ、６０，６０ａ：冷却系統、６１：高圧抽気ライン、６２：冷却器、６４：低圧抽気ライン、６５：オリフィス（最低流量確保器）、６６：接続ライン、６７：第一弁、６８：バイパスライン、６９：第二弁、７１：吸気温度計、７２：冷却空気温度計、７３：ディスクキャビティ温度計、１００，１００ａ：制御装置、１１０：燃料制御部、１２０：ＩＧＶ制御部、１３０，１３１ａ：第一制御部、１４０，１４０ａ：第二制御部
【図１】
2016121684.tif 000003
【図２】
2016121684.tif 000004
【図３】
2016121684.tif 000005
【図４】
2016121684.tif 000006
【図５】
2016121684.tif 000007
【図６】
2016121684.tif 000008
【図７】
2016121684.tif 000009
【図８】
2016121684.tif 000010
【図９】
2016121684.tif 000011
【図１０】
2016121684.tif 000012
【図１１】
2016121684.tif 000013
【図１２】
2016121684.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月14日(2017.7.14)
【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】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、
前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、
前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、
前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送り、冷却器が設けられていない低圧抽気ラインと、
前記低圧抽気ラインを流れる空気の流量を制限しつつ、前記低圧抽気ラインを流れる空気の最低流量を確保する最低流量確保器と、
前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二抽気位置側の位置とを接続する接続ラインと、
前記接続ラインに設けられている第一弁と、
前記接続ライン中で前記第一弁よりも前記低圧抽気ライン側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二高温部品側の位置とを接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられている第二弁と、
を備えているガスタービンの冷却系統。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、
前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、
を備え、
前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、
前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項３】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、
前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、
前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、
前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送る低圧抽気ラインと、
前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ラインとを接続する接続ラインと、
前記接続ラインに設けられている第一弁と、
前記高圧抽気ライン中で、前記接続ラインとの接続位置よりも前記第一高温部品側の位置に設けられている第二弁と、
前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、
前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、
を備え、
前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、
前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記低圧抽気ラインには、冷却器が設けられていない、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第一制御部は、前記吸気温度が所定温度以上になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第一制御部は、前記第二高温部品の近傍における温度を受け付け、前記温度が予め定められた温度以上になると、開いた弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御部は、前記出力相関値が所定相関値以上になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項８】
請求項２から６のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御部は、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が該所定相関値よりも大きい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項９】
請求項２から８のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第二制御部は、前記吸気温度が所定温度以下になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第二制御部は、前記吸気温度が前記所定温度である第一温度と前記第一温度よりも高い第二温度との間の温度になると、前記吸気温度の変化に関わらず一定の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力し、前記吸気温度が前記第二温度以上になると、前記吸気温度が前記第二温度よりも小さい値のときの前記第二弁の弁開度以下の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記第二制御部は、前記第二高温部品の近傍における温度を受け付け、前記温度が予め定められた温度以上になると、開いた弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１２】
請求項２から１１のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第二制御部は、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統において、
前記低圧抽気ラインは、前記第二高温部品としての前記タービンの静翼に接続されている、
ガスタービンの冷却系統。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のガスタービンの冷却系統と、
前記ガスタービンと、
を備えているガスタービン設備。
【請求項１５】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの部品冷却方法において、
前記圧縮機の第一抽気位置からの空気を第一空気として抽気し、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一空気を送る高圧抽気工程と、
前記高圧抽気工程で前記第一高温部品に送られる前記第一空気を冷却する冷却工程と、
前記第一空気よりも低圧の第二空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、冷却器を介さずに前記第二空気を送る低圧抽気工程と、
前記第二高温部品に送られる前記第二空気中に、前記冷却工程で冷却された前記第一空気を混入させる混入工程と、
第一弁の弁開度を制御することで、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御する第一制御工程と、
第二弁の弁開度を制御することで、前記第一制御工程により流量制御されて前記第二空気中に混入する又は混入した前記第一空気と、前記第二空気と、を併せた空気である部品流入空気の流量を制御する第二制御工程と、
を実行し、
前記第一制御工程では、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御し、
前記第二制御工程では、前記パラメータ値に基づいて、前記部品流入空気の流量を制御する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第一制御工程では、前記吸気温度が所定温度以上になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以上になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも小さい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第一制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が該所定相関値よりも大きい値のときの前記第一弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第一弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項１９】
請求項１６から１８のいずれか一項に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記吸気温度が含まれ、
前記第二制御工程では、前記吸気温度が所定温度以下になると、前記吸気温度が前記所定温度よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記第二制御工程では、前記吸気温度が前記所定温度である第一温度と前記第一温度よりも高い第二温度との間の温度になると、前記吸気温度の変化に関わらず一定の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力し、前記吸気温度が前記第二温度以上になると、前記吸気温度が前記第二温度よりも小さい値のときの前記第二弁の弁開度以下の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【請求項２１】
請求項１６から２０のいずれか一項に記載のガスタービンの部品冷却方法において、
前記パラメータ値には、前記出力相関値が含まれ、
前記第二制御工程では、前記出力相関値が所定相関値以下になると、前記出力相関値が前記所定相関値よりも大きい値のときの前記第二弁の弁開度以上の弁開度に応じた制御信号を前記第二弁に出力する、
ガスタービンの部品冷却方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記目的を達成するための発明に係る第一態様としてのガスタービンの冷却系統は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送り、冷却器が設けられていない低圧抽気ラインと、前記低圧抽気ラインを流れる空気の流量を制限しつつ、前記低圧抽気ラインを流れる空気の最低流量を確保する最低流量確保器と、前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二抽気位置側の位置とを接続する接続ラインと、前記接続ラインに設けられている第一弁と、前記接続ライン中で前記第一弁よりも前記低圧抽気ライン側の位置と、前記低圧抽気ライン中で前記最低流量確保器よりも前記第二高温部品側の位置とを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられている第二弁と、を備えている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記目的を達成するための発明に係る第三態様としてのガスタービンの冷却系統は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの冷却系統において、前記圧縮機の第一抽気位置から空気を抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一抽気位置から抽気した空気を送る高圧抽気ラインと、前記高圧抽気ラインを通る空気を冷却する冷却器と、前記第一抽気位置から抽気される空気よりも低圧の空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、前記第二抽気位置から抽気した空気を送る低圧抽気ラインと、前記高圧抽気ライン中で前記冷却器よりも前記第一高温部品側の位置と、前記低圧抽気ラインとを接続する接続ラインと、前記接続ラインに設けられている第一弁と、前記高圧抽気ライン中で、前記接続ラインとの接続位置よりも前記第一高温部品側の位置に設けられている第二弁と、前記第一弁の弁開度を制御する第一制御部と、前記第二弁の弁開度を制御する第二制御部と、を備え、前記第一制御部は、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて前記第一弁の弁開度を制御し、前記第二制御部は、前記パラメータ値に基づいて前記第二弁の弁開度を制御する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
前記目的を達成するための発明に係る第十四態様としてのガスタービンの冷却系統は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機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と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えているガスタービンの部品冷却方法において、前記圧縮機の第一抽気位置からの空気を第一空気として抽気し、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接する第一高温部品に、前記第一空気を送る高圧抽気工程と、前記高圧抽気工程で前記第一高温部品に送られる前記第一空気を冷却する冷却工程と、前記第一空気よりも低圧の第二空気を前記圧縮機の第二抽気位置から抽気して、前記ガスタービンを構成する部品のうちで前記燃焼ガスに接し且つ前記第一高温部品よりも低圧環境下に配置されている第二高温部品に、冷却器を介さずに前記第二空気を送る低圧抽気工程と、前記第二高温部品に送られる前記第二空気中に、前記冷却工程で冷却された前記第一空気を混入させる混入工程と、第一弁の弁開度を制御することで、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御する第一制御工程と、第二弁の弁開度を制御することで、前記第一制御工程により流量制御されて前記第二空気中に混入する又は混入した前記第一空気と、前記第二空気と、を併せた空気である部品流入空気の流量を制御する第二制御工程と、を実行し、前記第一制御工程では、前記圧縮機が吸い込む空気の温度である吸気温度と、ガスタービン出力又は前記ガスタービン出力に相関する値である出力相関値とのうち、少なくとも一方のパラメータ値に基づいて、前記第二空気中に混入させる前記第一空気の流量を制御し、前記第二制御工程では、前記パラメータ値に基づいて、前記部品流入空気の流量を制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
圧縮機１０の第二抽気位置Ｐｂ２、つまり圧縮機車室１８のうちで中間段から抽気された低圧圧縮空気Ａ２は、低圧抽気ライン６４を介して、第二列静翼５４ｂに静翼冷却空気Ａｓとして供給される（Ｓ３：低圧抽気工程）。また、場合によっては、圧縮機１０の第一抽気位置Ｐｂ１から抽気され冷却器６２で冷却された高圧圧縮空気Ａ１が接続ライン６６を介して低圧圧縮空気Ａ２に混じり（Ｓ５：混入工程）、これらが静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）として第二列静翼５４ｂ（第二高温部品）に供給される。低圧圧縮空気Ａ２に混入させる高圧圧縮空気Ａ１の流量は、第一弁６７により制御される（Ｓ４：第一制御工程）。第二列静翼５４ｂ（第二高温部品）に供給される静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の流量は、第二弁６９により制御される（Ｓ６：第二制御工程）。第二列静翼５４ｂに供給された静翼冷却空気Ａｓは、第二列静翼５４ｂの冷却通路５４ｃを通る過程で第二列静翼５４ｂとの熱交換で加熱され、一部がこの第二列静翼５４ｂから燃焼ガス流路４９中に放出される。静翼冷却空気Ａｓの残りの一部は、第二列静翼５４ｂの冷却通路からディスクキャビティ５９に流入する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
ガスタービン出力が低下時、言い返るとＩＧＶ開度ＩＧＶｐが小さいとき、ガスタービン１中で最も高い圧力となる圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）では、ガスタービン出力が高出力時における同位置の圧力Ｐｍａｘ１よりも所定圧力だけ小さい圧力Ｐｍａｘ２になる。ここで、圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）における高出力時の圧力に対する低出力の圧力を圧力低下率（＝Ｐｍａｘ２／Ｐｍａｘ１）とする。圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）より下流側Ｄａｄにおける各位置の圧力は、基本的に、各位置における高圧出力時の圧力に対して、各位置における低出力時の圧力が圧力低下率（＝Ｐｍａｘ２／Ｐｍａｘ１）と同じ割合で小さくなる。しかしながら、圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）より上流側Ｄａｕにおける各位置の圧力は、基本的に、各位置における高出力時の圧力に対して、各位置における低出力時の圧力が圧力低下率よりも大きな割合で小さくなる。より具体的には、圧縮機１０の吸気側（上流側Ｄａｕ）では、圧力の増加傾向が小さく、圧縮機出口側では圧力の増加傾向が大きくなる。そして、圧縮機出口（≒第一抽気位置Ｐｂ１）での圧力は、前述の圧力Ｐｍａｘ２になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
そこで、第二制御工程（Ｓ６）では、第二制御部１４０が、図６の（Ａ）及び図６の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１以下のときである低出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして開いている弁開度を定める。また、第二制御部１４０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１よりも大きく第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の高出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、低出力時よりも小さく、且つＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなり、第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２で「０」なる弁開度Ｖ２ｐを定める。さらに、第二制御部１４０は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きい高出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、全閉「０」を定める。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
但し、第二制御部１４０は、以上にように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第二制御部１４０は、低出力時、図６の（Ｄ）に示すように、吸気温度Ｔｉが第一吸気温度Ｔｉ１よりも低い第二吸気温度Ｔｉ２よりも高いときには、全閉を示す補正係数をを求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０は、低出力時、吸気温度Ｔｉが第二吸気温度Ｔｉ２以下になると、吸気温度Ｔｉの低下に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０は、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
また、図８中に示す四形態のいずれも場合でも、第一制御部１３０は、冷却空気温度計７２で検知された静翼冷却空気Ａｓの温度Ｔｃと、静翼冷却空気Ａｓの目標温度との偏差に応じて、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐを制御する。このため、図８中に示す四形態のいずれも場合でも、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐは、図８中に例示した第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐよりも、大きくなることもある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
そこで、第一制御工程（Ｓ１）では、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時には、冷却器６２で冷却された後の高圧圧縮空気Ａ１を低圧圧縮空気Ａ２に混入させる。この結果、低圧圧縮空気Ａ２に高圧圧縮空気Ａ１が混入した静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の圧力が高まり、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時における静翼冷却空気Ａｓ（部品流入空気）の流量低下を抑えることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
第一制御部１３０ａは、図１１の（Ａ）及び図５の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）以上である高出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして全閉又は全閉に近い弁開度を定める。第一制御部１３０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）より小さくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、開いている弁開度を定める。より具体的には、第一制御部１３０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２（ガスタービン出力Ｐｏ２）から第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１（ガスタービン出力Ｐｏ１）以上の範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが小さくなるに連れて次第に大きくなる弁開度を定める。言い換えると、第一制御部１３０ａは、この範囲内では、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなる弁開度を定める。また、第一制御部１３０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１より小さくなると、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１のときの弁開度を定める。すなわち、第一制御部１３０ａは、ガスタービン出力Ｐｏが低出力時には、第一弁６７の弁開度Ｖ１ｐとして、高出力時に比べて大きな弁開度を定める。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
そこで、第二制御工程（Ｓ６）では、第二制御部１４０ａが、図１２の（Ａ）及び図１２の（Ｂ）に示すように、ガスタービン出力Ｐｏの相関値であるＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１以下のときである低出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして開いている弁開度を定める。また、第二制御部１４０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第一ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ１よりも大きく第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２以下の高出力時には、第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐとして、低出力時よりも小さく、且つＩＧＶ開度ＩＧＶｐが大きくなるに連れて次第に小さくなる弁開度Ｖ２ｐを定める。さらに、第二制御部１４０ａは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２より大きい高出力時には、ＩＧＶ開度ＩＧＶｐが第二ＩＧＶ開度ＩＧＶｐ２のときの弁開度を定める。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３９】
但し、第二制御部１４０ａも、以上にように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐを吸気温度Ｔｉに応じて補正する。具体的には、第二制御部１４０ａは、低出力時、図１２の（Ｄ）に示すように、吸気温度Ｔｉが第一吸気温度Ｔｉ１よりも低い第二吸気温度Ｔｉ２よりも高いときには、全閉を示す補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。また、第二制御部１４０ａは、低出力時、吸気温度Ｔｉが第二吸気温度Ｔｉ２以下になると、吸気温度Ｔｉの低下に伴って弁開度Ｖ２ｐが次第に大きくなる補正係数を求める。そして、第二制御部１４０ａは、この補正係数を、以上のように定められた第二弁６９の弁開度Ｖ２ｐに乗算して、この弁開度Ｖ２ｐを補正する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
「変形例」
上記実施形態では、ガスタービン出力に相関する出力相関値として、ＩＧＶ制御部１２０が求めたＩＧＶ開度ＩＧＶｐを用いている。しかしながら、ＩＧＶ２１の可動翼２２の開度を検知する開度検知器を設け、この開度検知器で検知されたＩＧＶ開度ＩＧＶｐを出力相関値として用いてよい。
【国際調査報告】
2016121684.tif 000015
2016121684.tif 000016
2016121684.tif 000017
2016121684.tif 000018