(57)【要約】【課題】　吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、蒸発冷却材を噴霧が突然停止した場合に、ガスタービンの翼や機器が、過度の高温度に曝されるのを防ぐこと。またこのときにコンプレッサーがサージングになるのを防ぐこと。【解決手段】　蒸発冷却材の噴霧が緊急停止した場合、燃料流量、吸気のコンプレッサーが取り込む量を、非噴霧時水準まで自動的に下げる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプレッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃焼してその燃焼ガスで駆動するガスタービン及びガスタービンの発生動力を電力等に変換する機器からなり、コンプレッサーの吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、蒸発冷却材はコンプレッサーの前及びコンプレッサー内で蒸発し、蒸発冷却材の噴霧量が噴霧設定量より急に減少する場合に、
ガスタービンへの燃料供給量を、蒸発冷却材を噴霧しない運転条件での燃料供給量に自動的に減少することを特徴とするガスタービンプラント。
【請求項２】
　空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプレッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃焼してその燃焼ガスで駆動するガスタービン及びガスタービンの発生動力を電力等に変換する機器からなり、コンプレッサーの吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、蒸発冷却材はコンプレッサーの前及びコンプレッサー内で蒸発し、蒸発冷却材の噴霧量が噴霧設定量より急に減少する場合に、
ＩＧＶ角度及び静翼の角度を、蒸発冷却材を噴霧しない運転条件での角度に自動的に変更することを特徴とするガスタービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】　本出願は、ガスタービンを有する電力・動力発生用ガスタービンプラントにおいて、コンプレッサー前で蒸発冷却材を噴霧する機能を有し、冷却材噴霧が突発的に停止した場合にガスタービンやコンプレッサーに不要な負荷を避ける制御に関する。
【技術背景】
【０００２】　最近、電力発生用ガスタービンが、コンバインドサイクルシステムなどに広く使用されつつある。
【０００３】　しかし、ガスタービンプラントにおいては、夏期の吸気温度が高くなった場合に空気密度が低下して吸気質量が減少するが、しかし吸入空気容積は減少しないのでコンプレッサーの圧縮仕事は大きく変わらない。一方燃焼ガスの膨張で発生する仕事は、吸気質量が減少した分減少する。そのためにガスタービン出力が大きく低下する。
【０００４】　この改善としては吸気に水や液体空気などの蒸発冷却材を噴霧する方法が多く提案されてきた。
【０００５】　また、蒸発冷却材噴霧が突発的に停止した場合には、ガスタービンの羽根などは仕様以上の高温度にさらされ、またコンプレッサーはサージングになる可能性がある。それを以下に説明する。
【０００６】　吸気に蒸発冷却材を流している場合には、コンプレッサー内の温度が低下しているのでより多くの質量の吸気送り込みが可能になり、それに対して多量の燃料を送り込んでいる状態である。しかし吸気冷却が一気に崩れた場合には、吸気冷却中のようにコンプレッサーは吸気を多量に取り込むことが困難になり、一方ガスタービンの燃焼器では、吸気に対して燃料が過剰になり、燃焼温度が急激に上昇することになる。
【０００７】　また、コンプレッサー内で水滴が蒸発する場合には、吸気の温度降下による密度上昇により蒸発個所以降のコンプレッサー段では余裕が生じる。そこでコンプレッサー入口側のＩＧＶや可変静翼の角度を調節してコンプレッサー流入量を増加すると、ガスタービン出力をさらに増加できる。しかし、その状態で蒸発冷却材が停止すると、吸気は質量が略同等でも、温度が高い分容積が増加するので、コンプレッサーの負荷が増大してサージングが起き易くなる。これらを避ける根本的配慮はなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】　本出願では、蒸発冷却材噴霧が突発的に停止した場合において、ガスタービンの羽根などが仕様以上の高温度にさらされることを避け、またコンプレッサーがサージングになることを避ける。
【課題を解決するための手段】
【０００９】　本発明は、空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプレッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃焼してその燃焼ガスで駆動するガスタービン及びガスタービンの発生動力を電力等に変換する機器からなり、コンプレッサーの吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、蒸発冷却材はコンプレッサーの前及びコンプレッサー内で蒸発し、蒸発冷却材の噴霧量が噴霧設定量より急に減少する場合に、ガスタービンへの燃料供給量を、蒸発冷却材を噴霧しない運転条件での燃料供給量に自動的に減少することを特徴とするガスタービンプラントからなる。【００１０】　また本発明は、空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプレッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃焼してその燃焼ガスで駆動するガスタービン及びガスタービンの発生動力を電力等に変換する機器からなり、コンプレッサーの吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービンプラントにおいて、蒸発冷却材はコンプレッサーの前及びコンプレッサー内で蒸発し、蒸発冷却材の噴霧量が噴霧設定量より急に減少する場合に、ＩＧＶ角度及びまたは静翼の角度を、蒸発冷却材を噴霧しない運転条件での角度に自動的に変更することを特徴とするガスタービンプラントからなる。
【発明の効果】
【００１１】　（１）蒸発冷却材の噴霧が突然停止した場合に、ガスタービンの翼や機器が、過度の高温度に曝されるのを防ぐことができる。（２）蒸発冷却材を噴霧が突然停止した場合に、コンプレッサーのサージングを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】　ガスタービンプラントにおいて、吸気を冷却する蒸発冷却材の噴霧量が急に減少しても、燃料供給量調節や翼角度の自動的に変更することで、それによる弊害を回避する。
【実施例１】
【００１３】　図２は本発明の実施例である。圧力センサー６９で噴霧量が減少した信号は、制御盤７３に入り、緊急状態を判断する。そして制御盤７３から自動的に燃料調整弁７２に燃料の流量を設定値（水噴霧しない状態）まで低下させる信号を出し、またＩＧＶアクチュエーター７０にＩＧＶの角度を水噴霧しない状態（流量的には少なくなる方向）の角度に変更する信号を出し、そして可動静翼アクチュエーター７１に可動静翼の角度を水噴霧しない状態（流量的には少なくなる方向）の角度に変更する信号を出す。【００１４】　この構成により、ガスタービン６５の翼や機器が、過度の高温度に曝されるのを防ぐことができ、またコンプレッサー６４の吸気取り込み量を抑制するのでサージングを防ぐことができる。なお、燃料調整弁７２、ＩＧＶアクチュエーター７０、可動静翼アクチュエーター７１に水噴霧しない状態の設定量に戻すために信号を送るが、この設定量は、マニュアルでも設定できるし、プログラムを用いて運転状況から自動設定することもできる。【００１５】　図３ａ、図３ｂはサイレンサー内のスプリッターに設置したノズルの図であり、図１でのサイレンサー２近辺である。そして図３ａは平面図であり、また図３ｂは図３ａの一部を拡大した図である。スプリッター９２はサイレンサー９１の構成要素である。噴霧用の水配管９３，同９４と空気配管９４はスプリッター９２内に配置している。水を噴霧するノズル９６をスプリッター９２のコンプレッサー側の側面部に設置している。なおノズル９６は空気配管９４に直接取り付けている。そしてノズル９６を通して水滴を噴霧している。また図９ｂでは配管をブラケット９９，同１００でスプリッター９２側に固定している。これらの構成により、別途スペースを設けて配管類を設置する必要は無く、そして風路に露出したノズル類による吸気通過抵抗は極めて少ない。【００１６】　そして図３ｂの吸音材は、すくなくとも配管と穴あき板の間にあることが好ましい。この配置で騒音を吸収できる。【００１７】　図３ｂでは吸音材に撥水性吸音材を使用しているが、これは、湿っている吸気が流れてくる場合に水を吸収しない。水を吸収すると吸音性能が低下するが、撥水性吸音材を使用することで吸音性能の低下を防ぐことができる。湿っている吸気が流れる場合としては、例えば、図１にサイレンサーの前に吸気冷却器を備えているが、冷却条件によっては、湿り吸気になることがある。また、このような場合の対策としては、上記の撥水性吸音材以外にも、サイレンサーのスプリッターや壁面を耐食性材料又は耐食性処理を施したものを使用することが好ましい。【００１８】　また、蒸発冷却材の噴霧は、吸気の流れに対して直角面で見た場合にはできるだけ均一な方が、コンプレッサーの部分サージングや燃焼器の温度均一性からは望ましい。コンプレッサー前の風路で蒸発冷却材を噴霧する場合、風路内において吸気は早い速度（２０ｍ／秒から３０ｍ／秒）で流れているので、それに負けない勢いで噴霧するには大風量が必要である。噴霧した水滴は、噴射空気と共にその周囲の空気を巻きこんで広がる。そのため円錐面状に均一に噴霧するに場合においては、周囲の空気速度が速い場合の方が周囲が静止空気の場合よりも多くの噴射空気量を消費する。【００１９】　図４ａと図４ｂは水滴を噴霧するノズルをコンプレッサー側から見た図である。図４ａはスプリッター側に取り付けているノズル配置を示している。図４ｂは図４ａのノズルからでた水滴の噴霧パターンである。噴霧パターンは直線状パターンである。ノズルは空気配管に管用ネジで取り付けており、ネジを締めこんだままであるので直線状パターンの方向はランダムであり、局部的に見ると水滴は大きく偏在している。この噴霧した偏在水滴を直角に屈曲する風路に供給する。なお直角に屈曲する風路の例としては、図１と図２での、サイレンサーからコンプレッサーに至る風路がある。直角に屈曲する風路部分において吸気の流れは大きく乱れるのでその中にこの偏在水滴をいれて水滴の分布を改善する。なお、直角に屈曲する風路部分に流れを整えるルーバーは当然設置しない方が好ましい。【００２０】　図５では、噴霧パターンは円環パターンであり、図６では、噴霧パターンは円周上に点状に噴霧したパターンである。【００２１】　直線状パターン、環状パターン又は円周上に点状に噴霧したパターンで噴霧すると、蒸発冷却材の一部は外側に広がるが、しかし水滴の分布は極めて不均一である。ところがこれを直角に屈曲する通路に対して噴霧すると、屈曲部の乱流域で蒸発冷却材の分布を改善する。そして、噴霧パターンが直線状、環状又は点状であるので、噴霧用の空気を少なくできる。【００２２】　図３ａ，図３ｂ，図４ａ，図４ｂ，図５，図６の図面ではサイレンサーのスプリッターと蒸発冷却材噴霧要素の組数については、条件に合わせた組数を選択できる。【００２３】　本出願における実施の形態の図面では、発生動力を電力等に変換する機器、例えば発電機類は省略している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】水噴霧の例である。
【図２】本発明の水噴霧緊急停止時に対応する実施の形態である。
【図３ａ】，
【図３ｂ】水噴霧要素配置の例である。
【図４ａ】ノズルの配置例である。
【図４ｂ】水噴霧パターンの例である。
【図５】水噴霧パターンの例である。
【図６】水噴霧パターンの例である。
【符号の説明】
【００２５】１，６１　吸気室
２，６２，９１　サイレンサー
３，６３，９６，１１２　ノズル
４，６４　コンプレッサー
５，６５　ガスタービン
６，６６　廃熱回収熱交換器
７，６７　タンク
８，６８　ポンプ
９　吸気冷却器
１０，７４　フィルター
６９　圧力センサー
７０　ＩＧＶアクチュエーター
７１　可変角度静翼アクチュエーター
７２　燃料調節弁
７３　制御盤
９２，１１１　スプリッター
９３，９４　水配管
９５　空気配管
９７　吸気ダクト側壁
９８　撥水性吸音材
９９，１００　ブラケット
１０１　穴あき板
１１３　吸気ダクト上壁
１１４，１１５，１１６　ノズル噴霧パターン
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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