(57)【要約】【課題】発電所に関するパージ流要件を満たすための方法、およびパージ制御システムを有する発電所を提供する。【解決手段】ガスターボ機械の中を通るようにパージ流を送る方法が、パージ流を発生させること、ガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分の少なくとも一方の中を通るようにパージ流を導くこと、所定のパージ量を満たすようにガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分のその一方の中を通る累積パージ量を決定すること、およびその所定のパージ量がガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分のその一方の中を通ると、パージ流を停止することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスターボ機械に関するパージ要件を満たす方法であって、
パージ流を発生させるステップと、
前記ガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分の少なくとも一方の中を通るように前記パージ流を導くステップと、
所定のパージ量を満たすように前記ガスターボ機械の前記燃焼器アセンブリと前記タービン部分の前記一方の中を通る累積パージ量を決定するステップと、
前記所定のパージ量が前記ガスターボ機械の前記燃焼器アセンブリと前記タービン部分の前記一方の中を通ると、前記パージ流を停止するステップとを備える方法。
【請求項２】
前記ガスターボ機械の前記燃焼器アセンブリと前記タービン部分の前記少なくとも一方の中に入るように前記パージ流を導く際に、前記タービン部分をパージ速度で動作させるステップと、
前記パージ速度から前記タービン部分を減速させて、着火速度を実現するステップをさらに備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記パージ速度を選択的に調整するステップをさらに備える請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記パージ流を停止させるステップは、前記タービン部分が前記着火速度に達するのと実質的に同時に行われる請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記パージ速度で前記タービン部分を動作させるステップは、前記タービン部分の前記速度を揺動させるステップを備える請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記パージ速度で前記タービン部分を動作させるステップは、前記タービン部分の前記速度を変化させるステップを備える請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記パージ量を決定するステップは、前記パージ流が所定の流速に達した後、前記累積パージ量の測定を開始するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
或るＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）容量を有するＨＲＳＧの中に入るように前記パージ流を導くステップをさらに備え、前記累積パージ量は、前記ＨＲＳＧ容量の倍数に少なくとも部分的に基づく請求項１記載の方法。
【請求項９】
発電所に関するパージ流要件を満たす方法であって、
ガスターボ機械においてパージ流を発生させるステップと、
前記ガスターボ機械から、前記ガスターボ機械に流体結合されたＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）の中に入るように前記パージ流を導くステップと、
所定のパージ量を満たすように前記ＨＲＳＧの中を通る累積パージ量を決定するステップと、
前記所定のパージ量が前記ＨＲＳＧの中を通ると、前記パージ流を停止させるステップとを備える方法。
【請求項１０】
前記ＨＲＳＧの中に入るように前記パージ流を導く際に、前記ガスターボ機械のタービン部分をパージ速度で動作させるステップと、
前記パージ速度から前記タービン部分を減速させて、着火速度を実現するステップをさらに備える請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記パージ速度を選択的に調整するステップをさらに備える請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記パージ流を停止させるステップは、前記タービン部分が前記着火速度に達するのと実質的に同時に行われる請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記パージ速度で前記タービン部分を動作させるステップは、前記タービン部分の前記速度を揺動させるステップを備える請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記パージ速度で前記タービン部分を動作させるステップは、前記タービン部分の前記速度を変化させるステップを備える請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記パージ量を決定するステップは、前記パージ流が所定の流速に達した後、前記累積パージ量の測定を開始するステップを含む請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記累積パージ量は、前記ＨＲＳＧ容量の倍数に少なくとも部分的に基づく請求項９記載の方法。
【請求項１７】
圧縮機部分と、
前記圧縮機部分に作用的に接続されたタービン部分と、
前記圧縮機部分および前記タービン部分に流体接続された燃焼器アセンブリと、
少なくとも前記圧縮機部分に作用的に接続され、前記タービン部分の中を通るように規定された量のパージ流を適応的に送るように構成され配置された適応型パージ制御システムとを備えるターボ機械。
【請求項１８】
前記タービン部分に流体接続されたＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）をさらに備え、前記パージ制御システムは、前記ＨＲＳＧの中を通るように前記規定された量のパージ流を適応的に送るように構成され配置される請求項１７記載のターボ機械。
【請求項１９】
前記パージ制御システムは、複数のパージ流速度に関して、前記規定された量のパージ流を適応的に送るように構成され配置される請求項１７記載のターボ機械。
【請求項２０】
前記パージ制御システムは、前記タービン部分が着火速度に達するのと実質的に同時に前記パージ流を停止するように構成され配置される請求項１７記載のターボ機械。
【請求項２１】
前記パージ制御システムは、様々な速度で前記規定された量のパージ流を適応的に送るように構成され配置される請求項１７記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、発電所に関し、より詳細には、発電所に関するパージ流要件を満たす方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
点火または着火に先立って、ＧＴ（ガスターボ機械）は、システムの非燃焼部分から可燃性ガスを追い出すパージサイクルを経る。従来のシステムでは、所定のパージ速度におけるパージ時間の観点でパージサイクルを規定する。パージサイクル中、空気がＧＴ内に導入される。着火速度に達すると、タイマが開始される。ＧＴは、パージ速度まで加速しつづけ、その後、パージサイクルが、所定の時間が経過するまで続く。所定の時間が経過すると、ＧＴは、通常、着火速度まで減速する。一般に、着火速度からパージ速度まで加速している間にシステムの中を通過させられる、より小さい空気の流れは、タイマが停止し、ＧＴがパージ速度から着火速度まで減速した後のさらなる空気の流れによって補償される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、ガスターボ機械に関するパージ流要件を満たす方法、およびパージ制御システムを有する発電所が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な実施形態の一態様によれば、ガスターボ機械に関するパージ流要件を満たす方法が、パージ流を発生させること、ガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分の少なくとも一方の中を通るようにパージ流を導くこと、所定のパージ量を満たすようにガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分のその一方の中を通る累積パージ量を決定すること、およびその所定のパージ量がガスターボ機械の燃焼器アセンブリとタービン部分のその一方の中を通ると、パージ流を停止することを含む。
【０００５】
例示的な実施形態の別の態様によれば、発電所に関するパージ流要件を満たす方法が、ガスターボ機械においてパージ流を発生させること、ガスターボ機械から、ガスターボ機械に流体結合されたＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）の中に入るようにパージ流を導くこと、所定のパージ量を満たすようにＨＲＳＧの中を通る累積パージ量を決定すること、およびその所定のパージ量がＨＲＳＧの中を通ると、パージ流を停止することを含む。
【０００６】
例示的な実施形態のさらに別の態様によれば、ターボ機械が、圧縮機部分と、圧縮機部分に作用的に接続されたタービン部分と、圧縮機部分およびタービン部分に流体結合された燃焼器アセンブリと、少なくとも圧縮機部分に作用的に接続された適応型パージ制御システムとを含む。パージ制御システムは、タービン部分の中を通るように規定された量のパージ流を適応的に送るように構成され配置される。
【０００７】
これら、およびその他の利点および特徴は、図面と併せて解釈される後段の説明から、より明白となろう。
【０００８】
本発明と見なされる主題は、本明細書に添付される特許請求の範囲において特に指摘され、明確に主張される。本発明の以上、およびその他の特徴および利点は、添付の図面と併せて解釈される後段の詳細な説明から明白となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な実施形態によるパージ制御システムを含む、ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）に流体接続されたガスターボ機械を含む複合サイクル発電所を示す概略図である。
【図２】例示的な実施形態によるガスターボ機械およびＨＲＳＧの中を通るようにパージ流を送る方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この詳細な説明は、本発明の実施形態を、例として、図面を参照して、利点および特徴と一緒に説明する。
【００１１】
図１を参照すると、例示的な実施形態による発電所が、全体的に２で示される。発電所２は、ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）６に流体結合されたガスターボ機械４を含む。ガスターボ機械４は、燃焼器アセンブリ１４を介してタービン部分１２に流体接続された圧縮機部分１０を含む。また、圧縮機部分１０は、共通の圧縮機／タービンシャフト１６を介してタービン部分１２に機械的に結び付けられる。また、圧縮機部分４は、発電機１８に機械的に結び付けられ、さらにＨＲＳＧ６に流体結合される。この時点で、発電所２は、蒸気タービンに関連するものとして説明されるが、蒸気タービンを用いない構成を含む構成の一部を形成し得ることを理解されたい。また、発電所２は、排気システム（図示せず）を含むことも理解されたい。
【００１２】
圧縮機部分１０が、燃料と混合されて可燃混合気を形成するように圧縮された空気を燃焼器アセンブリ１４に送る。可燃混合気は、燃焼器アセンブリ１４内で燃焼させられて、トランジションピース（図示せず）を介してタービン部分１２に送られる高温のガスを形成する。高温のガスは、タービン部分１２の中を通って膨張して、例えば、発電機１８を駆動するのに用いられる仕事を生じさせる。排ガスが、タービン部分１２からＨＲＳＧ６に移る。排ガスは、ＨＲＳＧ６内の流体との熱交換関係で移る。例えば、排ガスが、蒸気ターボ機械（図示せず）を駆動するのに使用される蒸気を形成する。
【００１３】
可燃混合気を燃焼させるのに先立って、ターボ部分１２およびＨＲＳＧ６から、燃焼のために設計されていないＣＣＰＰ２の領域内で着火する可能性がある可燃性物質およびガスがパージされる。例示的な実施形態によれば、ＣＣＰＰ２は、適応型パージ制御システム４０を含む。適応パージ制御システム４０は、ＣＣＰＰ２におけるパージサイクルを制御するように構成された中央プロセッサユニット４２およびメモリ４４を含む。例示的な実施形態の一態様によれば、後段でより完全に説明されるとおり、適応型パージ制御システム４０は、パージ流が、タービン部分１２が着火速度に達するのと実質的に同時に終了するようにパージサイクルを制御する。
【００１４】
次に図２を参照して、発電所２に関するパージ要件を満たす方法１００を説明する。最初に、ブロック１０２で示されるとおり、タービン部分１２に関してパージ流速度が規定される。パージ流速度は、単一の速度に保たれることが可能であり、またはタービン速度を変えること、タービン速度を揺動させること、もしくはパージ中に様々な速度レベルでタービン１２を動作させることを含むことが可能である。この時点で、ブロック１０４に示されるとおり、パージ流が開始され、さらにブロック１０６に示されるとおり、タービン部分１２の中を通ってＨＲＳＧ６に向うように導かれる。ブロック１０８で、パージ流が所定の流速に達したかどうかが判定される。この所定の流速は、設備ごとに、またはロケーションごとに異なる可能性がある。パージ流速が所定のレベルではない場合、パージ流は、それに相応して溜まることを許される。所定の流速に達すると、ブロック１２０に示されるとおり、適応型パージ流システム４０が、ＨＲＳＧ６に向って通る累積流量を監視する。累積流量は、パージ流の温度値および圧力値を使用することによって監視される。ブロック１３０で、累積流量が所定の流量に近づいているかどうかが判定される。この所定の流量は、設備ごとに異なることが可能である。一部の事例において、この所定の流量は、ＨＲＳＧ６に関する容量交換の回数を表す。より具体的には、ＨＲＳＧ６は、規定された内部容積を含む。この所定の流量は、その規定された内部容積のガスが１回または複数回、交換されることを確実にする。
【００１５】
ブロック１４０に示されるとおり、累積パージ量が所定の流量に近づくと、適応型パージ制御システム４０が、タービン部分１２をパージ速度から着火速度まで減速させ、さらにブロック１５０でパージ流遮断ポイントを決定する。例示的な実施形態によれば、適応型パージ制御システム４０は、タービン部分１２が着火速度に達するのと実質的に同時であるパージ流遮断ポイントを決定する。ブロック１６０で、パージ流が遮断され、さらにブロック１７０で、パージ流遮断が、タービン部分１２が着火速度に達するのと実質的に同時であるかどうかが判定される。パージ流遮断が、タービン部分１２が着火速度に達するのと実質的に同時であった場合、ブロック１８０に示されるとおり、適応型パージ流制御システム４０が、そのパージ流遮断ポイントデータを肯定的な結果としてメモリ４４の中に格納する。パージ流遮断ポイント、タービン部分１２が着火速度に達するのと実質的に同時ではなかった場合、ブロック１９０に示されるとおり、そのパージ流遮断ポイントデータが、否定的な結果としてメモリ４４の中に格納される。適応型パージ流制御システム４０は、肯定的な結果と否定的な結果の両方を使用して、将来のパージ流遮断ポイントを適応的に決定する。代替として、ブロック２００に示されるとおり、パージ流遮断ポイントは、基本負荷流の８％に達すると活性化されるタイマが満了する時点に設定されることも可能である。一般に、累積パージ流は、合計ＨＲＳＧ容量の倍数に少なくとも部分的に基づく。
【００１６】
この時点で、これらの例示的な実施形態は、タービンが着火速度に達するのと実質的に同時に生じるパージ流遮断ポイントを設定するようにタービン速度条件およびパージ流条件を「学習する」、つまり、タービン速度条件およびパージ流条件に適応するパージ流制御システムを説明することを理解されたい。パージ流は、ターボ機械システムの着火に先立って、タービン部分、ＨＲＳＧ、および関連する排気ダクトから潜在的に可燃性のガスを取り除くように構成される。パージ流遮断をタービン着火速度と実質的に合わせることにより、パージ流制御システムは、ＣＣＰＰ２の全体的な動作効率を向上させる。さらに、パージ流遮断をタービン着火速度と実質的に合わせることにより、ガスターボ機械およびＨＲＳＧにかかる熱応力を低減し、始動に関連する費用を小さくし、さらに再始動時間を短縮するように、パージ中にＩＧＶ（入口ガスベーン）をより開くこと、およびパージ速度を変化させることが可能になる。最後に、パージ量は、ＨＲＳＧの容量に加えて、関連する排気システムの容量を含むことを理解されたい。
【００１７】
本発明を、限られた数の実施形態だけに関連して詳細に説明してきたが、本発明は、開示されるそのような実施形態に限定されないことが容易に理解されよう。むしろ、本発明は、以上に説明されていないが、本発明の趣旨および範囲に見合った任意の数の変種、変更、代替、または均等の構成を組み込むように変形され得る。さらに、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様は、説明した実施形態のいくつかだけしか含まないことも可能であることを理解されたい。したがって、本発明は、以上の説明によって限定されるものと見なされるべきではなく、添付の特許請求の範囲のみによって限定される。
【符号の説明】
【００１８】
２  発電所
４  ガスターボ機械
６  ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）
１０  圧縮機部分
１２  タービン部分
１４  燃焼器アセンブリ
１８  発電機
４０  適応型パージ制御システム
４２  中央プロセッサユニット
４４  メモリ
１００  方法
１０２、１０４、１０６、１０８、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００  ブロック
【図１】
2013139803.tif 000003
【図２】
2013139803.tif 000004