【誤訳訂正書】
【提出日】平成29年5月22日(2017.5.22)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】再起動に備えて発電機を準備するための発電機のシャットダウン方法
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、迅速な再起動のために、ガスタービン発電機をシャットダウンする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクル発電プラントで多用されるガスタービン発電機は、絶えず変動する電気の需要に依存して、シャットダウンして起動させることが多い。いったん発電機がシャットダウンされると、発電機が再起動できるようになる前に、一連の試験及び準備ステップが実施される。ある準備ステップでは、残留可燃性ガスが発電機からパージされる。残留可燃性ガスをパージするための先行技術の方法は、発電機が完全に停止した後で、開始される。かかるパージ方法では、シャットダウン後にどれだけ迅速に発電機をフルパワーに戻すことができるかに限りがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７６２１１３３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
そこで、本開示は、発電機をシャットダウンし、短縮された時間で発電機を「起動準備の整った」状態に置く方法を提供する。
【０００５】
本開示の一態様では、再起動に備えて発電機を準備するための発電機のシャットダウン方法を提供するが、本方法は、作動状態から発電機のガスタービンのパワーダウンシーケンスを開始するステップと、パージガスをガスタービン内に押し込んでガスタービン内の燃焼炎を消すステップと、再起動のために発電機を準備するパワーダウンシーケンスの間、ガスタービンを流れるコーストダウン（ｃｏａｓｔ  ｄｏｗｎ）気流を使用して、パージガスでガスタービンを掃気してガスタービンから燃料を置換するステップとを含む。
【０００６】
本開示の別の態様では、発電機を提供するが、本発電機は、燃焼室と、燃焼室と結合した燃料システムであって、燃焼室内の燃焼炎を消すパージガスを供給するように構成された燃料システムと、燃料システムにパージガスを供給するように構成されたパージガス源とを備え、パージガスは、発電機のシャットダウンシーケンスの間、燃焼炎を消した後、発電機内の残留燃料を置換し、パージガスは、発電機のコーストダウン気流を使用して発電機を掃気する。
【０００７】
上記その他の利点及び特徴は、図面と併せて以下の説明を参照することによって明らかになろう。
【０００８】
本発明と考えられる主題は、具体的には、本明細書に添付した特許請求の範囲に記載されている。前述の事項及び本発明の他の特徴及び利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コンバインドサイクル発電プラント中で電力などの動力を発生するために一般に使用される、本開示による例示的な複合ガスタービン／排熱回収ボイラ（ＧＴ／ＨＲＳＧ：ｇａｓ  ｔｕｒｂｉｎｅ／ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｓｔｅａｍ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）システムを示す図である。
【図２】図１の例示的な燃料システム１０６の詳細な説明図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態による、始動準備の整った状態をもたらすための例示的なシャットダウン及び始動シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明によって、例としてだけで図面を参照して、本発明の実施形態を利点及び特徴とともに述べる。
【００１１】
図１に、コンバインドサイクル発電プラントで電力などの動力を発生するために一般に使用される、本開示による例示的な複合ガスタービン／排熱回収ボイラ（ＧＴ／ＨＲＳＧ）システム１００を示す。例示的なＧＴ／ＨＲＳＧシステム１００は、ガスタービン（ＧＴ）１０２と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１０４と、燃料システム１０６とを含む。燃料システム１０６は、一般に、燃焼用の燃料をガスタービンに供給するもので、図２に関して詳細に議論する。図１に示すように、４つの燃料ライン１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄで、燃料システム１０６からガスタービン１０２に燃料を供給する。燃料ラインの数は、本開示を限定するものではなく、任意の数の燃料ラインを本開示の様々な実施形態で使用することができる。
【００１２】
例示的なガスタービン１０２は、通常、圧縮機セクション１０８、燃焼セクション１１０及びタービンセクション１１２を含む。圧縮機セクションは、一連の圧縮機段落を含み、各段落は、回転して空気を圧縮する複数の圧縮機ブレードを含む。圧縮機セクション１０８は、一般に、圧縮機セクションへの吸気口から外気を受け入れ、圧縮機段落で空気を圧縮し、圧縮機セクションの吐出口で圧縮空気を燃焼セクション１１０に供給する。圧縮機セクション１０８を通る空気の流れを調整するために、吸気口にある入口案内翼１０９を開閉することができる。燃焼セクション１１０で、燃料システム１０６からの燃料を圧縮機からの圧縮空気と混合させる。次いで、空気／燃料の混合物を、スパークプラグなどの点火デバイスを使用して点火して、作動ガスを生成させる。作動ガスは、タービンセクション１１２を通過するように導かれる。タービンセクション１１２は、直列に構成された段落からなり、各段落はバケットとして知られる動翼を有する。回転バケットは、共通の回転シャフトによって支持される。燃焼セクション１１０から流出した作動ガスは、直列段落を通過するとき膨張してバケット及びそれに伴う回転シャフトの回転を引き起こす。一態様では、タービンセクション１１２の回転シャフトは、回転シャフトの回転によって、圧縮機セクション１０８で空気が圧縮されるように、圧縮機セクションの圧縮ブレードに接続することができる。また、回転シャフトは、タービンセクションを越えて発電機（図示せず）まで延在しており、そこで回転シャフトの回転運動が電力に変換される。それと同時に、タービンセクション１１２から排出された作動ガスが、ＨＲＳＧ１０４に向けて導かれる。
【００１３】
ＨＲＳＧ１０４は、ガスタービンから排ガスを受け入れて、１以上の蒸気タービンを駆動するための熱源として、その排ガスを使用する。ＨＲＳＧは、入口１２０、高圧過熱器１２２及び１以上のＨＳＲＧ圧力セクション１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃを含み、それらは、それぞれ、高圧、中圧及び／又は低圧の蒸気を発生するように作動可能である。ＨＲＳＧからの排ガスは、ＨＲＳＧ排気導管１２６を通じて排気筒１２４に送られる。
【００１４】
例示的な実施形態では、ガスタービン１０２及び燃料システム１０６は、燃料システム及びガスタービンの様々な要素を制御するように構成された制御ユニット１４０と結合される。制御ユニット１４０は、メモリ１４４と、本明細書に記載の方法による、発電機をシャットダウンするためのインストラクションを記憶する一式のプログラム１４６と、一式のプログラム１４６に、かつメモリ１４４のコンテンツにアクセスするプロセッサ１４２とを含む。プロセッサ１４２は、ガスタービンをシャットダウンし、かつ、とりわけガスタービンのマニホールド、排出装置及び付属装置内の残留燃料を置換するための本実施形態の様々なプログラムを実行するように構成される。制御ユニットは、燃料システム１０６における弁構成を制御し、さらにまた燃料システム１０６における圧力、ガスタービン１０２中のガスレベルなど、様々なパラメータをモニタすることができる。モニタリング装置１３２は、発電機と結合される。一実施形態では、モニタリング装置１３２は、故障が発電機で生じたそのとき、制御ユニット１４０に対するトリップ信号を生成する。トリップ信号は、発電機をシャットダウンする目的で発電機のトリップを開始するために、使用することができる。
【００１５】
図２に、図１の例示的な燃料システム１０６の詳細な説明図を示す。燃料システム１０６は、燃料をガスタービン１０２に供給するための圧力キャビティ２２０及び２３０を含む、配管構成を含む。２つの圧力キャビティ２２０及び２３０は、一連の弁によって互いに流体連通しており、それらの弁は、圧力キャビティ間の流れを制御し、互いに協調して作動させたとき、コンバインドサイクル発電プラントを作動できるように燃料を制御しながらガスタービン１０２に流すことができる。
【００１６】
圧力キャビティ２２０は、圧力キャビティ２２０の片側に弁２０１を有しており、その弁は、圧力キャビティ２２０を燃料導入ライン２１０に接続して、それらの間での流れを許容する。ベント弁２０３が、圧力キャビティ２２０に接続されており、所要に応じて圧力キャビティ２２０を適切なベント容器にベントすることができる。弁２０２によって圧力キャビティ２２０が圧力キャビティ２３０に接続されており、それらの間での流れを許容する。
【００１７】
圧力キャビティ２３０は、いくつかの例示的なガス制御弁２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ及び２０５ｄを含み、それらは、圧力キャビティ２３０をそれぞれの燃料ライン１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄに接続する。例示的な圧力キャビティ２３０は、図２に示すように、かかるガス制御弁を４つ含んでいるが、圧力キャビティ２３０は、代替実施形態では、任意の数のガス制御弁を含むことができる。圧力キャビティ２３０は、所要に応じて圧力キャビティ２３０を適切なベント場所にベントするためのベント弁２０６をさらに含む。ベント弁２０６は、一実施形態では、単一の弁であってもよいし、或いは代替実施形態では、複数のベント弁の構成を含むことができる。また、圧力キャビティ２３０は、遮断弁２０８を含んでおり、それを開くと、例示的なパージガス供給システム２４０から圧力キャビティ２３０にパージガスを導入することができる。パージガスは、圧力チャンバ２３０内の遮断された燃料を燃焼炎に押し込む。パージガスはこのように圧力キャビティ２３０を通して発電機に送り込まれ、燃焼器の炎を消す。次いで、パージガスは、図１の発電機システムから発電機内の残留燃料を置換する。さらに、パージガスは、燃料システム１０６の様々な弁の気密試験を実施するのに使用できる。
【００１８】
圧力キャビティ２２０及び２３０は、それぞれ、それらと結合した様々な例示的な圧力計２１２及び２１３をさらに含む。図１の制御ユニット１４０は、様々な圧力計と結合していて、圧力キャビティ２２０及び２３０の圧力をモニタすることができる。制御ユニット１４０は、オンライン操作時、シャットダウンシーケンスの間、始動シーケンスの間、パージシーケンスの間、以下に述べるようなパージの信頼性確立後などの、様々な作動ステージに際して、燃料システムの作動状態をモニタするために使用することができる。図２には、２つの圧力計２１２及び２１３が示してあるが、これは、例示にすぎず、本開示を限定するものではない。また、圧力計は、例示的な燃料システムの様々なベント弁、ガス制御弁、遮断弁及び停止弁と結合することができ、これらの圧力計で得られる測定値は、モニタ及び／又は処理のために、制御ユニット１４０に送ることができる。
【００１９】
燃料システム１０６の弁は、任意の適切な弁設定構成に従って開閉することができる。本開示によって実施される弁は、単独で又は集合体として、回転弁、仕切り弁、ステム弁（ｓｔｅｍ  ｖａｌｖｅ）、ちょう形弁、ボール弁、チョーク弁その他任意の弁構成を含むことができる。さらに、燃料システム１０６の弁は、弁が意図した通り作動するように、ソレノイド、手動、センサ制御、遠隔制御、その他任意の適切な制御など、任意の適切な方法によって制御することがでる。一構成では、圧力チャンバ２３０内に燃料を遮断するために弁２０２を閉じ、パージガスを圧力チャンバ２３０内に導入するためにパージガス遮断弁２０８を開く。弁２０５ａ〜２０５ｄが開いている場合、燃料は、パージガスによって燃焼室内に押し出される。
【００２０】
パージガス供給システム２４０は、本開示の一実施形態では、パージガスなどの気体媒体を燃料システムに供給する。パージガスは、発電プラント又は専用システムから供給することができる。専用のパージガス供給システム２４０は、限定されるものではないが、遮断、圧力制御、逆流防止、微粒子フィルタリング、水分除去、及び正常作動を制御器に示すための構成要素を含む。燃料システムの一弁構成では、気体媒体は、燃料システムの弁の気密試験のために使用することができる。燃料システムの別の弁構成では、パージガスは、燃料供給部から燃料を送り出して、燃焼器セクションの炎を消すために使用することができる。燃焼器におけるパージガスは、炎を消した後、ガスタービン及び／又はＨＲＳＧからガスタービン／ＨＲＳＧ内の残留揮発性燃料をパージする。
【００２１】
本開示は、たとえばシャットダウンから短縮された時間内で「始動準備の整った」状態など、再起動がすぐできる状態になるように、発電機システムをシャットダウンする方法を提供する。「始動準備の整った」状態は、一般に、可燃性ガスが発電機から実質的に希釈及び／又は除去され、かつ発電機システムが、発電機を始動させるための所望の状態にあることを示す。また、「始動準備の整った」状態とは、ガスタービン構成要素、排出装置及び下流の装置での残留燃料に関するリスクが取り除かれ、燃料システムが特定の始動構成に置かれ、燃料システムの漏れ試験が完了し、燃料システムの待機状態が確保され、所望の状態が確立された後の状態がモニタされることを伴っていてもよい。
【００２２】
図３に、本開示の例示的な実施形態における例示的なシャットダウン及び始動シーケンスを示す。発電機のシャットダウンの一態様では、発電機のシャットダウンシーケンスの間、パージガスで、発電機の構成要素から残留燃料を圧縮機のコーストダウン気流中に置換する。コーストダウン気流は、一般に、発電機のシャットダウン中に、燃焼炎が消えた（フレームアウト（ｆｌａｍｅ−ｏｕｔ）として知られる）後、タービンセクションのタービンブレード及び／又は圧縮機セクションに結合した圧縮機ブレードの残留的な（動力が加えられていない）回転によって、発電機／燃焼器を通って流れる空気を言う。ガスタービン発電機のシャットダウン又はトリップ時、ガスタービン発電機の入口案内翼１０９を実質的に閉じることができる。入口案内翼１０９は、ガスタービン発電機から可燃性ガスをパージするための気流を供給するように作動させることができる。一態様では、シャットダウンシーケンスは、少なくとも、１）燃焼器の炎を「フレームアウト」又は消すステップと、２）燃料システムの弁を試験するステップと、３）発電機から残留燃料をパージするために、コーストダウン気流を使用して、発電機内の残留燃料を置換及び希釈するステップと、４）再起動のために燃料システムの燃料を遮断するステップとを含む。一実施形態では、これらのステップは、ガスタービン１０２が始動シーケンスの準備が整ったことを保証するために、制御ユニット１４０によってモニタすることができる。
【００２３】
一実施形態では、発電機は、計画的シャットダウンシーケンスの一部分としてシャットダウンされる。計画的シャットダウンシーケンスでは、時間３０１は発電機をオフラインにした時間を示す。ライン３２０は、発電機から付属の電力系統に与えられる電力量を示す。一度発電機の電力が所定の設定まで減少すると（時間３０３で）、ガスタービンの計画的シャットダウンシーケンスを開始するために、発電機に対するブレーカを開く。代替実施形態では、発電機は、トリップシーケンスに従ってシャットダウンされる。発電機は、故障が検出されたとき、トリップさせることができる。したがって、トリップシーケンスでは、ブレーカは、発電機をオフラインにするのと同時に、開くことができる（時間３０３）。いずれのシーケンスでも、３０３で、燃焼セクション１１０への燃料流は、燃焼炎を維持するための所定の設定まで減少させる。さらに、供給された燃料は、閉鎖弁２０２によって圧力キャビティ２３０内に遮断される。パージガス遮断弁２０８を開いて、遮断された供給燃料を圧力キャビティ２３０から燃焼器内に押し出すパージガスを供給する。シャットダウンシーケンスの間、タービンブレード及び圧縮機ブレード（依然として回転している）は、発電機を通って流れるコーストダウン気流を供給する。燃焼炎は、炎に供給される空気が燃焼閾値を下回るか或いはパージガスが炎に到達したときに消える（フレームアウト点３０５で）。したがって、様々な実施形態では、フレームアウト点３０５は、所定の時間に起きるようにすることができる。
【００２４】
３０９で、パージガスをガスタービンのマニホールドを通じて掃気して、残留燃料を置換する。弁２０５ａ〜ｄを開いてパージガスをガスタービン内に流入させ、コーストダウン気流を使用してＨＲＳＧから排出ガスを流出させる。弁２０２は、パージプロセスの間、パージガスが上流に流れるのを防止するために、閉じることができる。様々な実施形態では、ガスタービンのマニホールド中の燃料は、燃料のレベルが所定の値を下回るまで希釈される。残留燃料及び／又は揮発性ガスが、所定のレベルを下回ったこと及び／又はガスタービンの揮発性領域から発電機の低温又は非揮発性領域に掃気されたことを確認するために、様々なパラメータを測定することができる。代替実施形態では、パージガスは、フレームアウト３０５の始めに発電機のマニホールドを通じて掃気すことができる。燃料システム１０６の試験は、一般に、発電機のパージが成功裏に終わった後、実施される。
【００２５】
時間３１１で、燃料システムの弁構成は、燃料が漏れないように、かつ始動シーケンスのために燃料システムを準備するように設定される。通常、圧力キャビティ２３０を所定の圧力にし、外気へのベント弁２０３を通して圧力キャビティ２２０内の圧力を低圧に保持するために、燃料圧力栓が形成される。弁試験が成功裏に完了し、残留燃料が置換され、漏れのない遮断が形成されると、「始動準備の整った」状態が生成され、システムが始動シーケンスのための準備が整った状態にあることを示す。一度「始動準備の整った」状態が実現されると、例示的な時間３１３が始動シーケンスの開始を示す。
【００２６】
したがって、一態様では、本開示は、再起動に備えて発電機を準備するための発電機のシャットダウン方法を提供するが、本方法は、作動状態から発電機のガスタービンのパワーダウンシーケンスを開始するステップと、パージガスをガスタービン内に流入させてガスタービン内の燃焼炎を消すステップと、再起動のために発電機を準備するパワーダウンシーケンスの間、ガスタービンを流れるコーストダウン気流を使用して、パージガスでガスタービンを掃気してガスタービンから燃料を置換するステップとを含む。パワーダウンシーケンスを開始するステップは、計画的シャットダウンシーケンス又はトリップ信号に応答したシャットダウンシーケンスのいずれかの一部分とすることができる。燃料は、ガスタービンと結合した燃料システムで遮断され、遮断された燃料は、パージガスを使用して燃料システムから送り出される。圧力栓は、パージガスでガスタービンを掃気した後、燃料システムにおいて形成することができる。一実施形態では、パワーダウンシーケンスの開始から所定時間後に燃焼炎が消される。所定時間は、発電機内の気流の所定の空気圧、又はパージガスが燃焼炎に達する時間のいずれかに基づくことができる。パージガスは、窒素及び圧縮空気の１種以上を含むことができ、コンバインドサイクル発電プラント又は専用のパージガス供給システムのいずれかから供給することができる。発電機は、発電機内の燃料の測定濃度が所定の閾値を下回ったときにすぐに再起動できると考えられる。また、発電機は、１）発電機内の炎を消すこと、２）燃料システム中の弁を試験すること、３）コーストダウン気流及びパージガスを使用して、発電機内の残留燃料を置換及び希釈すること、４）燃料システムで漏れのない遮断を形成することのうちの少なくとも１つを実施したとき、すぐに再起動できると考えることができる。
【００２７】
別の態様では、本開示は、発電機を提供するが、本発電機は、燃焼室と、燃焼室と結合した燃料システムであって燃焼室内の燃焼炎を消すパージガスを供給するように構成された燃料システムと、燃料システムにパージガスを供給するように構成されたージガス源とを含み、パージガスは、発電機のシャットダウンシーケンスの間、燃焼炎を消した後、発電機内の残留燃料を置換し、発電機のコーストダウン気流を使用して、パージガスで発電機を掃気する。シャットダウンシーケンスは、計画的シャットダウンシーケンス又はトリップ信号に応答して開始されるシャットダウンシーケンスとすることができる。燃料システムは、パージガスを発電機に供給するように構成された圧力チャンバを含む。圧力チャンバは、圧力チャンバで燃料を遮断するように構成された制御弁と、パージガスを圧力チャンバ内に流入させることができるように構成された遮断弁とを含む。パージガスは、遮断された燃料を圧力チャンバから押し出して、燃焼室の炎を消す。発電機と結合した制御ユニットは、発電機が始動準備の整った状態であるか否かを決定するのに、使用することができる。制御装置は、発電機内の燃料の測定濃度が所定の閾値を下回ったときに始動準備の整った状態であると決定することができる。また、１）燃焼室内の炎を消すこと、２）燃料システム中の弁を試験すること、３）コーストダウン気流及びパージガスを使用して、発電機内の残留燃料を置換及び希釈すること、４）燃料システムで漏れのない遮断を形成することのうちの少なくとも１つを実施することによって、制御ユニットは、始動準備の整った状態であると決定することができる。制御ユニットは、発電機から可燃性ガスをパージするための気流を供給するように、入口案内翼を制御するようにさらに構成することができる。制御ユニットは、さらに、パワーダウンシーケンスの開始から所定時間後に燃焼炎を消すように構成される。燃焼炎を消すための所定時間は、発電機内の気流の所定の空気圧に基づくことができる。
【００２８】
本発明は、限定された数の実施形態だけに関して詳細に述べてきたが、本発明は、そのような開示した実施形態に限定されないことを容易に理解されるはずである。むしろ、本発明は、任意の数のこれまで述べていない変形形態、代替形態、置換え形態又は同等の構成を組み込むように修正することができ、それらは、本発明の趣旨及び範囲にふさわしい。さらに、本発明の様々な実施形態を述べてきたが、本発明の態様は、述べた実施形態のいくつかだけを含んでいる恐れがあることを理解すべきである。したがって、本発明は、前述の記載によって限定されず、添付の請求項の範囲によってだけで限定されるものと見なすべきである。
【符号の説明】
【００２９】
１００  複合ガスタービン／排熱回収ボイラ
１０２  ガスタービン
１０４  排熱回収ボイラ
１０６  燃料システム
１０７ａ  燃料ライン
１０７ｂ  燃料ライン
１０７ｃ  燃料ライン
１０７ｄ  燃料ライン
１０８  圧縮機セクション
１０９  入口案内翼
１１０  燃焼セクション
１１２  タービンセクション
１２０  ＨＲＳＧ吸気口
１２２  高圧過熱器
１２４  排気筒
１２４ａ  ＨＳＲＧ圧力セクション
１２４ｂ  ＨＳＲＧ圧力セクション
１２４ｃ  ＨＳＲＧ圧力セクション
１２６  ＨＲＳＧ排気導管
１３２  モニタリング装置
１４０  制御ユニット
１４２  プロセッサ
１４４  メモリ
１４６  プログラム
２０１  弁
２０２  弁
２０３  ベント弁
２０５ａ  ガス制御弁
２０５ｂ  ガス制御弁
２０５ｃ  ガス制御弁
２０５ｄ  ガス制御弁
２０６  ベント弁
２０８  遮断弁
２１０  燃料導入ライン
２１２  圧力計
２１３  圧力計
２２０  圧力キャビティ
２３０  圧力キャビティ
２４０  パージガス供給システム
３０１  時間
３０３  時間
３０５  フレームアウト点
３０９  時間
３１１  時間
３１３  時間
３２０  時間