(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器の冷却対象部に冷却用蒸気を供給し、冷却後の蒸気を回収する蒸気冷却式ガスタービンにおいて、前記冷却後の蒸気の出口温度を検出する温度検出器と、同温度検出器の検出信号を入力し、あらかじめ設定された設定温度と比較し、同検出した温度が前記設定値を超えると警報信号、燃料流量調節弁の開度を所定開度に絞る信号又は遮断弁を閉じる信号を出力する制御装置とを具備してなることを特徴とする蒸気冷却式ガスタービンの出口蒸気監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気冷却式ガスタービンの出口蒸気監視システムに関し、燃焼器の冷却用蒸気の出口温度を監視することにより燃焼器の異常の発生を早期に検知できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の発電プラントの高温、高効率化に伴ってコンバインドプラントが多く建設されるに従い、ガスタービンの有力な冷却方式として空気冷却方式に代わり、蒸気冷却方式が検討されており、実プラントに採用されるようになってきている。
【０００３】
図３は蒸気冷却方式を採用したガスタービンの燃焼器を示し、本出願人により開発された先行技術の一例で、（ａ）は構成図、（ｂ）はその冷却壁面の一部を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。これら図（ａ）において、２０は燃焼器本体、２１はパイロットノズルであり、パイロット燃料４０が供給される。２２はメインノズルであり、パイロットノズル２１の周囲に複数本配置されてメイン燃料４１が供給され燃焼に供される。２３はメイン燃料供給管、２４はパイロット燃料供給管であり、それぞれ燃料４１，４０が供給される。
【０００４】
２５は冷却蒸気供給管で冷却用蒸気３１が導かれ、２６，２７は冷却蒸気回収管であり、後述するように本体２０の壁面内部を通り、冷却した後の蒸気３０，３２が回収され、取り出される。
【０００５】
図３（ｂ）は本体２０の壁の一部を示す斜視図であり、壁２０ａ内部には多数の蒸気通路５０が穿設されており、本体２０の周囲に設けられる構成である。図（ｃ）に示すように各蒸気通路５０は供給穴５０ａと回収穴５０ｂとに連通しており、冷却用蒸気が供給され、内部を流れて壁２０ａを冷却し、回収されるものである。
【０００６】
蒸気冷却方式のガスタービンの燃焼器の蒸気冷却は上記のような構成で、冷却蒸気供給管２５から冷却用蒸気３１が導かれ、本体２０の壁２０ａ内に設けられた多数の蒸気通路５０内を流れ、本体２０の周囲を冷却した後、冷却蒸気回収管２６と２７から回収される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように近年のガスタービンにおいては、空気冷却方式に代わり、蒸気冷却方式が採用され始めているが、燃焼器は高温で燃焼し、又、冷却用蒸気供給系も複雑であり、冷却用蒸気温度を監視することがむずかしい環境にある。現状では蒸気冷却方式における蒸気供給、蒸気回収系の構造面での技術は相当研究され、開発されているが、蒸気温度は監視技術は確立されていないのが現状である。冷却蒸気温度の状態を正確に監視できれば、冷却する対象部、即ち、燃焼器の健全性も確認できるので、このような蒸気温度の監視技術の確立が強く望まれている。
【００１１】
そこで本発明は蒸気冷却方式のガスタービンにおいて、燃焼器の蒸気冷却対象部の冷却蒸気の出口温度を計測し、その温度変化により、対象部のクラックの発生、蒸気系統の詰まり、等の異常を早期に検出し、ガスタービンの安全運転を行うことのできる出口蒸気温度監視システムを提供することを課題としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【００１３】
燃焼器の冷却対象部に冷却用蒸気を供給し、冷却後の蒸気を回収する蒸気冷却式ガスタービンにおいて、前記冷却後の蒸気の出口温度を検出する温度検出器と、同温度検出器の検出信号を入力し、あらかじめ設定された設定温度と比較し、同検出した温度が前記設定値を超えると警報信号、燃料流量調節弁の開度を所定開度に絞る信号又は遮断弁を閉じる信号を出力する制御装置とを具備してなることを特徴とする蒸気冷却式ガスタービンの出口蒸気監視システム。
【００１４】
本発明の出口蒸気監視システムは、温度検出器が、燃焼器の冷却対象部を冷却した後の出口蒸気温度を検出し、この検出信号は制御装置に入力される。制御装置はあらかじめ正常な状態での出口蒸気温度、危険な状態での温度、燃料を遮断すべき上限の温度等を設定しておき、検出した温度と比較し、設定された温度を超えると警報信号、流量調節弁の開度を絞る信号、遮断弁を閉じる信号をそれぞれの上昇温度レベルに応じて出力する。これにより燃焼器の冷却対象部の異常を早期に検知すると共に、制御装置の上記信号により危険な状態を回避することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却方式ガスタービンの出口蒸気温度監視システムの構成図であり、燃焼器の蒸気温度を監視する例である。
【００１６】
図１において、１は蒸気供給マニホールド、２は流量調節弁であり、供給される蒸気の流量が制御される。３は供給ラインであり、各複数の燃焼器本体２０の冷却蒸気供給管２５へ蒸気供給マニホールドから冷却用蒸気を供給する。４は回収ライン、５は蒸気回収マニホールドであり、回収ライン４で各燃焼器本体２０の冷却蒸気回収管２６，２７から回収した蒸気を蒸気回収マニホールド５へ回収している。
【００１７】
６は温度検出器であり、各燃焼器本体２０への供給ライン３を流れる入口蒸気の温度を検出し、入口温度検出ライン７を介して制御装置１０へそれらの信号を入力している。８も温度検出器であり、各回収ライン４を流れる冷却蒸気回収管２６，２７から回収後の蒸気温度を検出し、出口温度検出ライン９を介してそれらの信号は制御装置１０へ入力している。
【００１８】
１０は前述の制御装置であり、１１は表示装置で制御装置１０で演算した結果を表示するもの、１２は警報装置であり、制御装置１０で演算した結果、異常と判定された時にアラーム等で知らせるものである。１３は制御信号ラインであり、ライン１３ａは燃料系統１４の流量調節弁１５の開度を制御する信号を、ライン１３ｂは遮断弁１６の開閉を制御する信号を、それぞれ伝送する。
【００１９】
上記の構成において、制御装置１０には温度検出器６から各燃焼器の入口蒸気温度が検出され、更に温度検出器８から各燃焼器の冷却蒸気回収管２６，２７から回収される出口蒸気温度が検出され、それぞれ入力される。
【００２０】
供給される蒸気温度は、計画供給温度程度、回収される蒸気の温度は正常作動時で計画出口温度程度であり、制御装置１０はまず、入口蒸気温度が計画供給温度前後で正常であるか否かを確認し、蒸気出口温度を監視する。蒸気出口温度は正常時は計画出口温度程度であり、燃焼器本体２０の蒸気通路が詰まったり、あるいはクラック等が生じ、異常な状態となると温度が上昇し、危険温度以上となると危険な状態となるので、この状態を表示装置１１に表示すると共に、警報装置１２に信号を送り、警報を発するように制御する。
【００２１】
更に、温度が上昇する状態が継続すると、制御装置１０は制御信号ライン１３ａに制御信号を出し、流量調節弁１５の開度を絞り、燃料系統の燃料を低減して負荷量を制御し、更に温度が上昇し、上限温度、例えば遮断温度以上となると、制御信号ライン１３ｂに制御信号を出力し、遮断弁１６を閉じるように制御し、ガスタービンをトリップさせる。
【００２２】
図２は上記に説明した状態を示す図であり、（ａ）は出口蒸気温度の推移、（ｂ）は温度に応じた制御信号を示し、（ａ）において、正常時には（ｘ）で示すように計画出口温度前後の状態であり、（Ｙ1 ）で示すように出口温度が時刻ｔ1 において上昇し、危険温度を超えると制御装置１０は燃焼器本体２０が危険な状態と判断し、（ｂ）に示すように警報信号Ｓ1 を出力し、危険温度を超えるｔ1 〜ｔ2 の間信号を継続して出力し、警報装置１１を作動させる。
【００２３】
又、このｔ1 〜ｔ2 の間で一定の時間継続してｔ1 ’まで温度上昇が続くと、制御装置は（ｂ）図に示すように負荷量低下信号Ｓ3 を出力し、燃料系統１４の流量調節弁１５の開度を絞るように制御する。更に、温度が上昇し、（Ｙ2 ）で示すように時刻ｔ3 において遮断温度を超えると、（ｂ）図のように遮断信号Ｓ2 を出力し、燃料系統１４の遮断弁１６を遮断し、ガスタービンをトリップさせる。
【００２４】
なお図１の構成図においては複数の燃焼器本体２０で燃料系統１４を共通にして流量調節弁１５、遮断弁１６を共通に制御する例で省略して図示しているが、もちろん、各燃焼器本体２０それぞれの燃料系統の各流量調節弁、遮断弁をそれぞれ独立に制御することが必要であり、各燃焼器の故障や異常をそれぞれ検出し、異常を検出した燃焼器のみの燃料流量を制御し、遮断弁を閉じるようにするものである。
【００２６】
以上説明の実施の形態によれば、燃焼器本体２０の冷却蒸気回収管２６，２７から回収ライン４で回収される出口蒸気の温度を温度検出器８で検出し、制御装置１０に入力し、制御装置１０で温度上昇を監視し、出口蒸気の温度があらかじめ設定した温度を超えると、警報装置１２を作動させて警報を発し、又、流量調節弁１５を制御して燃料流量を制御したり、遮断弁１６を閉じて燃料を遮断するようにしたので、燃焼器の異常の検出が出口蒸気温度の変化により早期に検知でき、ガスタービンの安全運転がなされる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の蒸気冷却式ガスタービンの出口蒸気監視システムは、燃焼器の冷却対象部に冷却用蒸気を供給し、冷却後の蒸気を回収する蒸気冷却式ガスタービンにおいて、前記冷却後の蒸気の出口温度を検出する温度検出器と、同温度検出器の検出信号を入力し、あらかじめ設定された設定温度と比較し、同検出した温度が前記設定値を超えると警報信号、燃料流量調節弁の開度を所定開度に絞る信号又は遮断弁を閉じる信号を出力する制御装置とを具備してなることを特徴としている。このような構成により、冷却後の蒸気出口温度の変化により、燃焼器の冷却対象部の異常が早期に検知されると共に、制御装置からの制御信号が出力され、危険を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却式ガスタービンの出口蒸気監視システムの構成図である。
【図２】  本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却式ガスタービンの出口蒸気監視システムの温度状態と制御信号の関係を示し、（ａ）は温度状態、（ｂ）は制御信号をそれぞれ示す。
【図３】  先行技術に係る蒸気冷却方式のガスタービン燃焼器を示し、（ａ）がその概略側面図、（ｂ）は本体壁の一部の斜視図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１            蒸気供給マニホールド
３            供給ライン
４            回収ライン
５            蒸気回収マニホールド
６，８        温度検出器
７            入口温度検出ライン
９            出口温度検出ライン
１０          制御装置
１１          表示装置
１２          警報装置
１３          制御信号ライン
１４          燃料系統
１５          流量調節弁
１６          遮断弁
２０          燃焼器本体
２５          冷却蒸気供給管
２６，２７    冷却蒸気回収管
【図１】
0003735203.tif 000002
【図２】
0003735203.tif 000003
【図３】
0003735203.tif 000004