(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブタン、プロパン等の液化石油燃料を使用するガスタービン燃料加圧系において、燃料ポンプを出た燃料の圧力を調整する燃料油圧力調節弁に燃料ポンプサージング流量に見合ったミニマム開度を設け、かつ、前記燃料ポンプを出た燃料を吸込側に戻すリターン系に冷却器を設置することにより前記燃料ポンプのサージングと燃料のフラッシングを防止する構成としたことを特徴とするガスタービン燃料加圧系の制御装置。
【請求項２】
前記リターン系を前記燃料油圧力調節弁の後流から分岐させてなる請求項１記載のガスタービン燃料加圧系の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブタン、プロパンガス等を圧縮液化した液化石油ガスを燃料とするガスタービンの燃料加圧系の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンの液体燃料としては、ナフサ、灯油、軽油、原油、重油、副生スラリ油及び残さ油等広範囲のものが使われている。またガス体燃料としては、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ，ＬＢＧ）、石油副生ガス、コークス炉ガス、坑内メタンガス、高炉ガス及び石炭ガス化ガス等が使われている。
【０００３】
このようにガスタービン燃料は極めて多様性に富んでいるが、液化石油ガスを液体のままでガスタービンプラントに供給するものは、現状技術にはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
液化石油ガスの沸点は低く、飽和蒸気圧は高い。ちなみにブタンの大気圧下での沸点はｎ−ブタンで−０．６℃、ｉ−ブタンで−１１．７℃、２０℃での飽和蒸気圧はｎ−ブタンで２．００ａｔｍ、ｉ−ブタンで２．９５ａｔｍである。またプロパンはそれぞれ−４２．２℃、８．０ａｔｍである。
【０００５】
このため、燃料ポンプを出た燃料の一部を吸込側へ戻すリターン運転をしたとき、リターンされて圧力が下った燃料はポンプによる昇温のためにフラッシュし、再度それがポンプに吸い込まれて、ポンプにキャビテーションを発生させる。
【０００６】
また、この種燃料ポンプには通常多段うず巻ポンプや噴流ポンプが使われる。この種ポンプの性能は流量変化に対する揚程の変化がフラットで、サージング域が広い。
【０００７】
図３は高揚程多段うず巻ポンプ性能曲線の一例で、回転数一定で流量を減らすとポンプはＡ点で不安定領域に入り、サージングのためそれ以下では運転することができない。従って所要流量が６０％の場合、１００％流量で運転し、４０％を吸込側へリターンする方法が採られる。
【０００８】
つぎに２種類の燃料が使用されるガスタービンで、液化石油燃料系をバックアップ燃料として使うときには、圧力調節弁開度を微小にして燃料を減らすと、この弁がハンチングして燃料油圧力が変動する。
【０００９】
すなわち図２に示すような従来のガスタービン燃料の加圧系において、燃料ポンプ１で加圧された燃料は、圧力調節弁２、圧力検出器３、スロットル兼遮断弁４を経て、ガスタービン燃焼器へ噴射されるが、圧力調節弁２の開度が小さく、圧力調節弁２の上流からオリフィス５を経て燃料ポンプ１の吸込側へリターンされる流量が大きいときには、圧力調節弁２はハンチングする。
【００１０】
本発明は、ブタン、プロパン等の液化石油燃料を使用するガスタービン燃料加圧系において、燃料ポンプに小流量の不安定域運転を行わせず、また、燃料ポンプのリターン運転時に燃料のフラッシュと、圧力調節弁のハンチング発生とを防ぐようにした制御装置を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液化石油燃料を使うガスタービン燃料加圧系における前記課題を解決するため、燃料ポンプを出た燃料の圧力を調整する燃料油圧力調節弁に燃料ポンプサージング流量に見合ったミニマム開度を設けると共に、燃料ポンプを出た燃料を吸込側に戻すリターン系に冷却器を設置することにより前記燃料ポンプのサージングと燃料のフラッシングを防止する構成とした構成を採用する。
【００１２】
このように構成した本発明のガスタービン燃料加圧系の制御装置によれば、圧力調節弁には、燃料ポンプの流量が一定限度以下に低下しないようにミニマム開度が設けてあるため、ポンプは小流量不安定域へ突入せず、締切り運転が行われない。
【００１３】
また、本発明によるガスタービン燃料加圧系の制御装置においては、燃料ポンプを出たあと吸込側へリターンされる昇温低圧液化石油燃料は冷却器で冷やされ、フラッシュしない。
【００１４】
本発明による前記した構成のガスタービン燃料加圧系の制御装置においては、前記したリターン系を燃料油圧力調節弁の後流から分岐させると、微小開度による圧力調節弁のハンチングを発生しないので好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるガスタービン燃料加圧系の制御装置について図１に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図２に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【００１６】
本発明によるガスタービン燃料加圧系の制御装置の実施の一形態を示す図１において、圧力調節弁２には燃料ポンプにサージングを起させない流量を確保するミニマム開度が設けられ、圧力調節弁２の下流で、かつ、圧力検出器３の上流から分岐した液化石油燃料のリターン系には冷却器６が設置されている。符号５はオリフィスを示している。
【００１７】
なお上記リターン燃料と燃料タンクから送油された燃料油との混合を促進し、温度を均一にするために、レシーバタンク７が設けられる。
【００１８】
次に液化ブタン燃料ガスタービンに本発明を適用した場合の主要諸元を下記する。
燃料ポンプ定格流量：１００リットル／ｍｉｎ、ミニマムフロー流量：４０リットル／ｍｉｎ、圧力調節弁調整圧力：６５ｋｇ／ｃｍ2 、リターン燃料圧力：１５ｋｇ／ｃｍ2 。
【００１９】
以上のとおり、本実施形態によるガスタービン燃料加圧系の制御装置においては、燃料油圧力調節弁２に燃料ポンプ１のサージング流量に見合ったミニマム開度が設けてあり、また、リターン系に冷却器６が設けてあるので燃料ポンプ１に小流量の不安定域運転を行わせず、また、燃料ポンプ１のリターン運転時に燃料のフラッシュと、圧力調節弁のハンチング発生とを防ぐことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるガスタービン燃料加圧系の制御装置では、燃料油圧力調節弁に燃料ポンプサージング流量に見合うミニマム開度を設けると共に、燃料ポンプを出た燃料を吸込側に戻すリターン系に冷却器を設置することにより前記燃料ポンプのサージングと燃料のフラッシングを防止する構成としているので、液化石油燃料を使用したガスタービン燃料ポンプのサージング、燃料のフラッシングが防止される。
【００２１】
また、本発明による制御装置において前記したリターン系を燃料油圧力調節弁の後流から分岐させたものでは、燃料油圧力調節弁の微小開度による圧力調節弁のハンチングを防止し燃料油加圧系統の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る液化石油燃料加圧系の系統図。
【図２】圧力調節弁にハンチングが発生する従来の加圧系系統図。
【図３】うず巻ポンプの性能曲線を示す線図。
【符号の説明】
１  燃料ポンプ
２  燃料油圧力調節弁
３  圧力検出器
４  スロットル兼遮断弁
５  オリフィス
６  冷却器
７  レシーバタンク
【図１】
0003784863.tif 000002
【図２】
0003784863.tif 000003
【図３】
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