(57)【要約】【課題】吸気に液滴を噴霧するにあたって、圧縮機の性能低下を抑制し、本来の出力向上の効果を確保することができるガスタービン及びその運用方法を提供する。【解決手段】圧縮機２で精製した圧縮空気を燃焼し回転動力を得るガスタービンにおいて、圧縮機２の吸気１中に適宜液滴を噴霧する噴霧装置１０と、圧縮機２中の圧縮されつつある空気を抽気するための抽気ライン１２と、この抽気ライン１２に設けた抽気弁１４と、噴霧装置１０から液滴を噴霧する際、少なくとも噴霧開始直後から設定時間経過までの間、噴霧された液滴が圧縮機２から抽気ライン１２を介してパージされるよう、抽気弁１４を制御する制御装置１８とを備える。【選択図】  図１
2004211641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で精製した圧縮空気を燃焼し回転動力を得るガスタービンにおいて、
前記圧縮機の吸気中に適宜液滴を噴霧する噴霧装置と、
前記圧縮機中の圧縮されつつある空気を抽気するための抽気ラインと、
この抽気ラインに設けた抽気弁と、
前記噴霧装置から液滴を噴霧する際、少なくとも噴霧開始直後から設定時間経過までの間、噴霧された液滴が前記圧縮機から前記抽気ラインを介してパージされるよう、前記抽気弁を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
請求項１記載のガスタービンにおいて、前記抽気弁を開度調整可能としたことを特徴とするガスタービン。
【請求項３】
請求項１記載のガスタービンにおいて、前記抽気ラインは、前記噴霧装置から噴霧された液滴のパージ専用の管路であることを特徴とするガスタービン。
【請求項４】
請求項３記載のガスタービンにおいて、前記抽気ラインは、独立した専用の抽気段を備えていることを特徴とするガスタービン。
【請求項５】
請求項１記載のガスタービンにおいて、前記制御装置は、前記設定時間経過後も、連続的又は間欠的に噴霧された液滴がパージされるよう、前記抽気弁を制御するプログラムを格納していることを特徴とするガスタービン。
【請求項６】
圧縮機からの圧縮空気を燃焼し回転動力を得るガスタービンにおいて、
前記圧縮機の吸気中に液滴を噴霧する噴霧装置と、
前記圧縮機中の空気を抽気する抽気手段とを備え、
前記抽気手段は、前記噴霧装置から噴霧された液滴を前記圧縮機から所望の期間パージするよう構成したことを特徴とするガスタービン。
【請求項７】
圧縮機で精製した圧縮空気を燃焼し回転動力を得るガスタービンの運用方法において、
前記圧縮機の吸気中に液滴を噴霧する第一の手順と、
この第一の手順を行う際、少なくとも液滴の噴霧開始直後から設定時間経過までの間、噴霧された液滴が前記圧縮機からパージする第二の手順と
を行うことを特徴とするガスタービンの運用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の吸気中に液滴を噴霧するガスタービン及びその運用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば夏季など気温の高いときには、吸気密度の低下に伴い、ガスタービンの出力は低下する傾向にある。このような場合に対応し、出力増強やプラント熱効率向上を実現するものとして、従来から、圧縮機の吸気中に水等の液滴を噴霧して吸気密度を上昇させることにより、出力を回復させるものがある（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。この種の技術においては、単に液滴を噴霧するだけの簡単かつ安価な構成にあって、吸込み前に液滴が一部蒸発することにより圧縮機の吸気温度が低下し吸込流量が増加すること、また圧縮機内部で残りの液滴が蒸発し圧縮機動力が低下すること等の作用により、ガスタービンの出力が増加する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２３６０２４号公報
【特許文献２】
再公表特許ＷＯ９８／４８１５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の吸気中に液滴を噴霧する上記技術には、以下のような課題が存在する。
一般に、例えば冬季など外気温が低い期間には、液滴を噴霧せずにガスタービンを運転する場合があり、その間には、吸気中の不純物（塵埃等）が圧縮機の前段側の翼に次第に付着していく。その後、液滴を噴霧してガスタービンを運転すると、圧縮機の前段側の翼に付着した不純物は液滴により洗浄されるが、その不純物は、液滴に含有された状態で圧縮機の中間段や後段側に運ばれ、液滴の蒸発に伴ってその付近の翼に付着する。その結果、前段側の翼よりも小さく汚れの影響を受け易い中間段や後段側の翼に不純物が凝集される形となり、圧縮機の性能が低下しガスタービンの出力が低下する可能性がある。また、液滴自体に不純物が含有されている場合にも同様の現象が起こり得る。特に、例えば夏季の出力低下を補うためにのみ液滴を噴霧するような場合、液滴を噴霧しない期間が長くなるため、その分、その間に多くの不純物が蓄積されるので、こうした現象はより顕著となる。
【０００５】
この技術的課題を解決する１つの方策は、圧縮機入口に不純物捕集用のフィルタを設けることである。しかし、フィルタの捕集効率が高い程、そこで生じる圧力損失が増大するためガスタービンの出力が低下してしまい、またフィルタ自体が短命となり交換頻度の増大から運用効率の低下させる結果となる。更に、捕集した不純物の漏洩やその圧力損失の増大を避けるため、液滴は、フィルタより下流側で噴霧させざるを得ず、液滴自体に不純物が含有されている場合の対応策とはならない。但し、これに関しては、例えば純水等といった不純物の含有割合が極めて低い液滴を採用することが考えられる。ところがこの場合でも、液滴を噴霧しない期間中における、貯留タンクやポンプ、配管、噴霧ノズル等といった液滴の供給系統への不純物の析出は避けられず、再び吸気に噴霧する際には、給水系統に析出した不純物が液滴に混入してしまう。即ち、前述の技術的課題の効果的対応策は、現段階において存在していない。
【０００６】
本発明の目的は、前述の技術的課題を解決し、吸気に液滴を噴霧するにあたって、圧縮機の性能低下を抑制し、本来の出力向上の効果を確保することができるガスタービン及びその運用方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機の吸気中に液滴を噴霧するに際し、所望の期間、噴霧された液滴を圧縮機からパージすることを特徴とする。
【０００８】
圧縮機吸気に液滴を噴霧する場合には、前述の出力効率向上の効果に加え、これを助長する圧縮機の翼列の洗浄作用が期待できる。しかし、圧縮機下流側で不純物を持ち去った液滴が蒸発すると、その付近の翼列に不純物が付着するので、実際には、翼列の洗浄作用は発揮されていない。
【０００９】
ここで、噴霧される液滴は空気より重く、勿論、不純物を含有する場合には更に重いため、圧縮機内において、不純物を含有した液滴は、遠心力により圧縮機流路の外径側（即ちケーシング面付近）を移動すると考えられる。また、圧縮機前側の段の翼列に付着した不純物は、圧縮機吸気に液滴を噴霧することにより一定時間の間に洗い流され、それ以後に噴霧した液滴に含まれる不純物は極めて少なくなる。つまり、圧縮機の性能低下を引き起こす不純物が液滴に多く含まれるのは、圧縮機吸気に液滴を噴霧し始めた直後のみである。
【００１０】
そこで、本発明は、圧縮機吸気に液滴を噴霧し始めるのに合わせ、少なくとも設定時間（液滴中の不純物がほぼなくなるまでの間）だけ抽気量を多くし、この抽気によって、蒸発しきる前に不純物を含有した液滴をパージする。一般的に圧縮空気の抽気は、圧縮機ケーシングから行なわれるので、遠心力によりケーシング面付近を移動している液滴を効果的にパージすることができる。噴霧液自体に不純物が混入している場合や、噴霧液の供給系統から析出する不純物液滴に混入している場合でも、同様である。
【００１１】
これにより、圧縮機の中間段や後段側の翼列に不純物を再付着させることなく、翼列の洗浄作用を発揮させることができ、圧縮機の性能低下を抑制することができる。そのため、簡単な構成にあって、吸気密度上昇、圧縮機動力低下等といった液滴噴霧による本来の効果と相乗し、ガスタービン出力を極めて効果的に向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガスタービン及びその運用方法の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明のガスタービンの第１の実施の形態の全体構成を表す概略図である。このガスタービンは、圧縮機２で精製した圧縮空気を燃焼し回転動力を得るものである。この図１に示すように、本実施の形態のガスタービンは、吸気（外気）１を圧縮し圧縮空気を精製して吐出する圧縮機２と、この圧縮機２からの圧縮空気を燃料と共に燃焼させる燃焼器３と、この燃焼器３からの燃焼ガスにより回転動力を得るタービン４と、このタービン４の回転動力を電気エネルギーに変換する発電機５とを備えている。繁雑防止のため特に図示していないが、圧縮機２及びタービン４は、それぞれ外周部に動翼を複数備えたディスクを軸方向に積層したロータを内部に備えており、それぞれのロータ及び発電機５の回転子は、連結軸６，７によって連結され、一体となって回転するようになっている。また、圧縮機２及びタービン４の各ケーシング２ａ，４ａの内周部には、ロータの動翼と軸方向に対して交互に静翼が設けられており、軸方向に隣接する１組の動翼及び静翼からなる翼列を１段とする複数の段が存在する。
【００１３】
上記圧縮機２の入口には、吸気１を取り込む吸気室８が設けられている。この吸気室８内には、吸気１中の不純物（塵埃等）を除去するフィルタ９と、取り込んだ吸気１中に適宜微細液滴を噴出する噴霧装置１０とが、上流側からこの順序で設けられている。噴霧装置１０の噴霧する液滴は、特に限定されるものではないが、例えば不純物をほとんど含まない純水等を用いる。
【００１４】
また、圧縮機ケーシング２ａの外周部に設けた抽気段（抽気室）２２には、起動時（低速時）における圧縮機２の前段側の翼列と後段側の翼列との作動状態のずれを補正するために、圧縮機２内の空気を一部抽気して排気ダクト１１に導く起動用の抽気手段である抽気ライン１２が設けられている。つまり、この抽気ライン１２には、圧縮機２中の圧縮されつつある空気を抽気できる。更に、この抽気ライン１２を流れる抽気の一部は、抽気ライン１２から分岐した抽気ライン１３を介して高温部（例えばタービン４のロータ等）に冷却のために導かれるようになっている。また、本実施の形態では、上記抽気段２２は、圧縮機２において、噴霧装置１０からの液滴が蒸発しきる付近よりも上流側の位置に設けてある。なお、繁雑防止のために、高温部冷却用の抽気ラインを１つ（抽気ライン１３）しか図示していないが、実際には、複数の段から、それぞれ異なる高温位置に複数の高温部冷却用抽気ラインが設けられている。
【００１５】
上記の噴霧装置１０は、吸気室８内に設けた噴射ノズル１５を備えており、図示しない貯留タンクに貯留された液滴は、ポンプ１６によって供給管１７を介して噴射ノズル１５に供給され、吸気１中に噴霧される。この噴霧装置１０の液滴の噴霧は、制御装置１８によって制御されるようになっている。この液滴噴霧に関しては、例えば制御装置１８からの指令信号によって、図１に示すように上記ポンプ１６が起動停止される構成としても良いし、これに代えて、例えば供給管１７に別途設けた制御弁（図示せず）が開閉操作されるようにしても良い。また、本実施の形態においては、上記した抽気ライン１２に、例えばＯＮ／ＯＦＦ式の電磁弁等を用いた抽気弁１４が設けてあり、この抽気弁１４も制御装置１８からの指令信号によって開閉操作されるようになっている。
【００１６】
次に、上記構成の本実施の形態のガスタービンの動作を説明する。
例えば冬季などの外気温が低く吸気密度が高い時期等においては、まず、吸気１がフィルタ９によって微細な不純物を除去され、圧縮機２に取り込まれる。この圧縮機２では段が進むにつれ作動流体（吸気）が昇圧され、圧縮機２から吐出された圧縮空気は、燃焼器３で燃料と共に燃焼される。この燃焼器３からの燃焼ガスは、タービン３のロータに回転動力を与え、この回転動力が発電機５の回転子に伝達されて回転エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００１７】
また、圧縮機２中の圧縮空気の一部は、抽気ライン１３を介して、例えばタービン３のロータなど高温の燃焼ガスに晒される部位に導かれ、その部位を冷却する。特に、低速運転となる起動時においては、圧縮機２における前段側の翼列と後段側の翼列の作動状態にずれが生じるため、これを補正するために、制御装置１８は、抽気弁１４を開き抽気の一部を放出する。また、タービン３から排気ダクト１１を介して排出される燃焼ガスは、例えばガス処理装置等で清浄化処理されて大気放出される。
【００１８】
一方、以上のように動作する本実施の形態のガスタービンを、例えば夏季などの外気温の高い時期等に運転する場合、吸気密度の低下に伴いガスタービン出力が低下するため、噴霧装置１０を作動させて吸気１中に液滴を噴霧し、吸気１の温度を低下させてガスタービン出力の増大を図る。
【００１９】
このとき、本発明の運用方法に従って、制御装置１８は、次のような手順で抽気手段の抽気弁１４を制御する。
まず、制御装置１８は、噴霧装置１０の作動開始とほぼ同時（噴霧開始直後）に抽気弁１４を開き、起動用の抽気ライン１２を利用して、蒸発しきる前の液滴をパージする。そして、制御装置１８は、設定時間が経過したら、再び指令信号を出力して抽気弁１４を閉じ、抽気量を定格運転時の値とする。つまり、所望の期間、液滴をパージできるよう構成している。但し、この時点で、起動後、ガスタービンが設定の回転数まで昇速していない場合、制御装置１８は、回転数の昇速を待って抽気弁１４を全閉にする。その後、運転が安定状態に入り、ガスタービン出力を増強する必要がなくなったら、制御装置１８は、更にポンプ１６（又は供給管１７に設けた制御弁）に指令信号を出力し、噴霧装置１０による液滴の噴霧を停止する。
【００２０】
以下に、本実施の形態により得られる作用を説明する。
液滴噴霧機能を持たないガスタービンでも同様であるが、例えば、本実施の形態のガスタービンにおいて、液滴を噴霧しない運転を行っていた期間には、圧縮機２の前段側の翼列に不純物が付着する。この不純物は液滴を噴霧した際に洗い流されるので、この点では液滴噴霧を行うガスタービンは、液滴噴霧機能を持たないものよりも経時的な性能低下が少ない。但し、その後、その液滴に同伴した不純物が、徐々に高温高圧化する圧縮空気中で液滴が蒸発しきったときに、圧縮機２の中間段や後段付近の翼列に再び付着してしまうと、かえって噴霧前よりも性能が低下してしまう場合がある。これは、圧縮機２においては、前段側の翼列よりも、中間段や後段側の翼列の方が小さく、付着する不純物（汚れ）による影響が大きいためである。この不純物の下流側への移動による圧縮機２の性能低下は噴霧中に発生するが、噴霧を停止した後でも、運転中に回復することはない。
【００２１】
そこで、本実施の形態においては、噴霧開始と共に抽気弁１４を開き、起動用の抽気ライン１２を利用して、圧縮機２にて蒸発する前の液滴をパージして排気ダクト１１に排出する。抽気ライン１２の抽気段２２は、上述したように液滴が蒸発しきる位置よりも上流側に設けられており、不純物を含んだ液滴は、蒸発前に圧縮機２外に導かれる。このとき、抽気ライン１３との分岐点において、抽気ライン１２はストレートな流路となっているので、パージした液滴は、抽気ライン１３に侵入することなく排気ダクト１１に排出されるので、タービン４のロータ等に不純物が再付着し、新たに出力低下の要因となることはない。勿論、液滴自体に不純物が含まれていたとしても、その不純物も同様に排気ダクト１１に排出される。
【００２２】
例えば、起動時に圧縮機２の作動状態を補正するために必要な抽気量は、全体の吸気量の約１０％程度である。液滴噴霧量は、圧縮機２のサージマージンや燃焼器３のフレームアウトにより制約を受けるので、全体吸気量の３〜５％程度であるが、抽気ライン１２の抽気段２２に到達するまでの液滴の一部の蒸発が避けられないので、抽気段付近での液適量は実際には更に少ない。従って、抽気ライン１２から液滴をパージした後の圧縮機２内部の空気には、不純物を含んだ液滴はほとんど存在しない。
【００２３】
また、液滴に含まれる不純物は、噴霧開始直後が最も多く、その後ある程度時間が経過すると、前段側の翼列に付着していた不純物は、概ね洗い流された状態となりほとんどなくなる。従って、不純物が概ね洗い流されるのに要する時間を考慮し、その設定時間の間のみ抽気ライン１２からの液滴をパージすることで、過剰な抽気による出力低下も抑制することができる。なお、設定時間は、液滴を噴霧し始めてから液滴中の不純物が概ねなくなるのに要する時間であるので、ガスタービンの機種や、液滴の噴霧量、翼列の不純物付着量によって異なるが、例えば５分間程度とする。
【００２４】
このように、本実施の形態によれば、圧縮機２の前段側の翼列に付着していた不純物を液滴により洗い流し、なおかつ下流側の段の翼列への不純物の再付着を防止することもできるので、圧縮機２の性能を低下させることなく、液滴を噴霧することができる。これにより、液滴噴霧による出力増強の効果を十分に獲得することができ、本来のガスタービン出力を確保することができる。
【００２５】
また、本実施の形態によれば、吸気中の不純物の圧縮機２前段側の翼列への付着量が若干増しても、上述のようにその付着した不純物を効率的に作動流体（圧縮空気）から除去できるので、フィルタ９として、比較的捕集効率の低いものを使用することができる。これにより、圧力損失を低減させることができ、なおかつフィルタ９の長寿命化による交換頻度の低下から稼働効率を向上させることもできる。
【００２６】
ここで、一般的に、圧縮機には複数の抽気段が設けられている場合が多いが、それら抽気段の位置は、タービンの冷却条件で決まり、低圧段のタービンの冷却空気は、通常、動力損失をできるだけ少なくするため、圧縮機における比較的低圧段側の位置から抽気されるのが一般的である。即ち、元来、ガスタービンは吸込んだ液滴が蒸発しきる段より前側に抽気段を有していることもあり、本実施の形態と同様の効果を得る限りにおいては、既存する低圧側の抽気段を液滴パージに流用することができる。但し、そのままでは、低圧段のタービンに不純物が再付着する可能性もあるので、万全を期するなら、既存の低圧段のタービン冷却用抽気ラインを分流させ、その分岐部分において、液滴パージ用の抽気ライン側がストレートな流路となるよう形成すれば良い。起動用の抽気ラインが、元来このように形成されている場合は、そのままこれを流用し、前述のような運用方法を適用することでも、同様の効果を得ることができる。また、既存設備を流用することで、本発明の運用方法に移行するに際し発生するコストも低廉なものとすることができる。
【００２７】
図２は、本発明のガスタービンの第２の実施の形態の要部を表す概略図である。但し、この図２において、図１と同様の部分には同符号を付し説明を省略すると共に、先のポンプ１６、供給管１７、制御装置１８を省略し簡略的に図示してある。
【００２８】
本実施の形態も、前述の第１の実施の形態と同様、起動用の抽気ライン１２によって液滴をパージするものであるが、液滴パージ用の抽気量が起動用の抽気量と異なる場合に対応するため、抽気弁１４の代わりに、例えば比例電磁式の電磁弁等の開度調整可能な抽気弁１４ａを設けた点で前述の第１の実施の形態と相違する。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００２９】
圧縮機によって定格運転時のサージマージンは様々であって、一般的にサージマージンの小さな圧縮機においては、抽気量を増やすとサージが発生し易くなる傾向にある。このような圧縮機の場合、起動時の作動状態のずれを補正するための抽気量では、不純物を含んだ液滴をパージするための抽気量としては、幾分多くなり過ぎてしまいサージマージンが小さくなる。こうした背景により、図１の第１の実施形態の構造においては、適用するガスタービンによっては抽気ライン１２からの抽気量に制約が生じるので、本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態におけるＯＮ／ＯＦＦ式の抽気弁１４に代えて、開度調整可能な抽気弁１４ａを設ける。
【００３０】
これにより、起動時と液滴排出時の抽気量を適切に設定でき、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ると共に、適用対象となるガスタービンのサージマージンに対応して安定した運転を維持することができる。
【００３１】
なお、抽気弁１４ａは、制御装置１８からの指令信号により、その開度を制御される。また、本実施の形態では、開度調整可能な抽気弁１４ａを単独で抽気ライン１２に設けた例を図示したが、例えばＯＮ／ＯＦＦ式の前述の抽気弁１４と開度調整可能な抽気弁１４ａとを併用する形式としても構わない。この場合も同様の効果を得る。
【００３２】
図３は、本発明のガスタービンの第３の実施の形態の要部を表す概略図である。但し、この図３において、図１と同様の部分には同符号を付し説明を省略すると共に、先のポンプ１６、供給管１７、制御装置１８を省略し簡略的に図示してある。
【００３３】
本実施の形態が、前述の第１の実施の形態と相違する点は、液滴排出専用の抽気ライン１９（抽気手段）を起動用の抽気ライン１２及び冷却用の抽気ライン１３とは別に設けたことにある。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００３４】
上記抽気ライン１９は、途中で抽気ライン１２，１３が分岐するような形で設けられており、これら分岐部分において、ストレートに形成してあり、抽気した空気中の液滴が、抽気ライン１２，１３に流入しないよう配慮されている。またこの抽気ライン１９は、上記抽気ライン１２と同様、排気ダクト１１に接続している。そして、この抽気ライン１９には、抽気ライン１９を開閉する抽気弁２０が設けられている。ここでは、抽気弁２０は、ＯＮ／ＯＦＦ式の開閉弁とするが、別に開度調整可能なものであっても良い。
【００３５】
本実施の形態においては、制御装置１８（図１参照）によって、例えば液滴を噴霧し始めるのに合わせて抽気弁２０を開いて蒸発しきる前に圧縮機２中の液滴をパージし、設定時間後、液滴中の不純物がほとんどなくなったら、抽気弁２０を閉じる。また、制御弁１８は、起動時には、抽気弁１４を開いて起動用に抽気を行い、所定回転数まで昇速したら抽気弁１４を閉じる。このように、起動時の作動状態のずれ補正のための抽気と、液滴排出のための抽気とが、互いに独立して行われる。これによっても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ると共に、第２の実施の形態と同様、起動用の抽気の量と液滴排出用の抽気の量とが異なる場合に対応し安定した運転を維持することができる。
【００３６】
図４は、本発明のガスタービンの第４の実施の形態の要部を表す概略図である。但し、この図４において、図３と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態が、前述の第３の実施の形態と相違する点は、液滴排出用の抽気ライン１９専用の抽気段２１を、起動用の抽気ライン１２及び冷却用の抽気ライン１３の抽気段２２と独立させたことにある。その他の構成は、第３の実施の形態と同様である。
【００３８】
本実施の形態においては、設計上、起動用や高温部品冷却用の抽気段２２を、噴霧液滴が蒸発しきる位置よりも下流側に位置させる場合に有効な実施の形態である。つまり、このような場合に、前述の各実施の形態と同様、液滴を抽気段２２から抽気しようとしても、抽気段２２付近では、既に液滴が蒸発しきっており、その付近の翼列に不純物が付着してしまう。従って、それよりも上流側の抽気段２１から、蒸発しきる前の液滴を抽気することにより、前述の各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、以上の第１乃至第４の各実施の形態においては、噴霧開始に合わせて液滴をパージし、その後、圧縮機２中の空気に含まれる不純物が概ねなくなった時点で液滴のパージを停止する運用方法を説明した。しかしながら、少なくとも液滴中の不純物の含有量の多い噴霧開始直後において液滴をパージする必要があるが、必ずしもその後パージを停止させる必要はない。
【００４０】
即ち、液滴中の不純物の含有量は、噴霧開始後、ある程度時間が経過すると極端に減少するが、フィルタ９の性能や液滴自体の純度（不純物含有量）によっては、液滴を噴霧している間は常に、極僅かではあるが不純物が液滴に同伴する形で圧縮機２の下流側に移動してくる可能性がある。従って、上記制御装置１８（図１参照）に、設定時間経過後も、連続的又は間欠的に液滴がパージされるよう、パージ用の抽気弁を制御するプログラムを格納しておき、噴霧開始後の比較的短い設定時間の間だけでなく、その後も液滴のパージを連続的又は間欠的に継続するようにしても良い。但しこの場合、必要以上に抽気量が増加すると、ガスタービン出力の低下につながる可能性があるので、噴霧直後の液滴排出の場合と異なり、その後においては、パージ用の抽気量をできるだけ少なくすることが好ましい。
【００４１】
この場合には、前述の各実施の形態と同様の効果を得ると共に、常に不純物を作動流体から除去し効果的にガスタービン出力を高めることができる。更に、吸気１中の不純物がある程度増しても、その不純物は絶えず洗浄されることとなるので、フィルタ９として、より捕集性能の低いものを採用することができ、動力損失を低減し更に出力向上に寄与することができる。また、フィルタ９のコストを低減できるというメリットも得られる。更に、フィルタ９の捕集性能を下げることができので、液滴の含有不純物量の制限を緩和できるので、ランニングコストの低減に寄与するところも大きい。
【００４２】
図５は、本発明のガスタービンの第５の実施の形態の要部を表す概略図である。但し、この図５において、図１と同様の部分には同符号を付し説明を省略すると共に、先のポンプ１６、供給管１７、制御装置１８を省略し簡略的に図示してある。
【００４３】
本実施の形態が、前述の第１の実施の形態と相違する点は、高温部冷却用からの抽気量のみでも液滴を十分にパージできるよう、抽気ライン１３の抽気段２２の位置や液滴の噴霧量を設定し、抽気ライン１２の抽気弁１４が閉じた後でも、液滴を抽気ライン１３からパージできるよう構成したことにある。但し、そのままでは、抽気弁１４を閉じた後、パージされた液滴が、高温部品、例えばタービン４の翼列に付着して出力低下を招く可能性があるので、抽気ライン１３中には、液滴を遮断する構成を施す必要がある。例としては、例えば遠心力を利用した機構を設けて液滴を分離したり、乾燥剤やフィルタ等を設けて液滴を捕集する等して、不純物を含んだ液滴が高温部品にまで到達しないようにする。また、図５に示したように、高温部品冷却用の抽気ライン１３に開度調整可能な抽気弁２３を設け、高温部品冷却用の抽気ライン１３からの抽気量を、液滴のパージの際、液滴をパージするのに適した開度に調整するようにする構成としても良い。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
本実施の形態においても、前述の各実施の形態と同様の効果が得られると共に、絶えず液滴がパージされる結果となるので、更なる出力向上、フィルタ９の簡略化等といった効果を得ることができる。また、抽気弁２３を設けて抽気ライン１３からの抽気量を調整可能とした場合、必要に応じて液滴のパージと高温部冷却の異なる目的に応じて抽気量を調整することができ、より高い汎用性を獲得することができる。
【００４５】
なお、以上に説明した各実施の形態において、液滴のパージ用の抽気ラインがいずれも１本の場合を例に説明したが、液滴パージ用の抽気ラインを複数設ける構成としても良い。この場合、一般的に、圧縮機には抽気段が複数設けられているので、これを利用することができる。但し、液滴をパージするための各ラインの抽気量は、ガスタービン出力を低下させないよう、必要最小限にすることが好ましい。これにより、より確実に不純物を含んだ液滴をパージできる。また、液滴を噴霧することにより、圧縮機２のケーシング２ａに設けられている抽気室８には、液滴の一部が集まり下部に溜まる場合があるので、抽気室８にドレンを設置することが好ましい。
【００４６】
また、以上におけるガスタービンの運用方法においては、液滴をパージし始めるタイミングを液滴噴霧の開始とほぼ同時としたが、要は不純物を含んだ液滴をパージできれば同様の効果を得ることができるので、僅かであれば、パージし始めるタイミングが液滴噴霧の開始時刻に前後しても構わない。但し、液滴噴霧よりも前にパージ用の抽気弁を開く場合、それだけ抽気量が増え出力低下を招く可能性があるので、最小限の時間差に抑えることが好ましい。逆に、噴霧開始後にパージ用の抽気弁を開く場合、少なくとも噴霧した液滴がその抽気段付近に到達するまでには、抽気弁を開くよう制御することが好ましい。なお、圧縮機内部の作動流体の流れは高速であるため、噴霧装置の設置位置や圧縮機の性能にもよるが、通常、液滴が噴霧後に抽気段付近に到達するのに要する時間は、１秒足らずである。
【００４７】
また、圧縮機２及びタービン４のロータ、発電機５の回転子が同軸上に連結された場合を例に説明したが、例えば、圧縮機２のロータがタービン４のロータとは別軸の構成のガスタービンにも、本発明は適用可能である。また、噴霧装置１０は、噴霧液のみで液滴を微粒化する１流体ノズルでも良いし、噴霧液に加圧空気を供給し液滴をより微粒化する２流体ノズルでも良い。更に、以上においては、パージ用の抽気弁を制御装置１８により制御するものとしたが、噴霧装置の作動に応じ、手動操作するよにしても構わない。勿論、噴霧装置１０の作動を手動操作としても良い。これらの場合も同様の効果を得る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気に液滴を噴霧するにあたって、圧縮機の性能低下を抑制し、本来の出力向上の効果を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンの第１の実施の形態の全体構成を表す概略図である。
【図２】本発明のガスタービンの第２の実施の形態の要部を表す概略図である。
【図３】本発明のガスタービンの第３の実施の形態の要部を表す概略図である。
【図４】本発明のガスタービンの第４の実施の形態の要部を表す概略図である。
【図５】本発明のガスタービンの第５の実施の形態の要部を表す概略図である。
【符号の説明】
１      吸気
２      圧縮機
１０    噴霧装置
１２    抽気ライン（抽気手段）
１４    抽気弁
１４ａ  抽気弁
１８    制御装置
１９    抽気ライン（抽気手段）
２０    抽気弁
２１    抽気段
２２    抽気段
２３    抽気弁
【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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