JPH0639068Y2 - ガスタービン放風弁の作動検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案はガスタービンに付設される放風弁の開閉状態を
検出するガスタービン放風弁の作動検出装置に関する。

（従来の技術） コンバインドサイクル発電プラントやガスタービン発電
プラントに備えられるガスタービンには、コンプレッサ
で圧縮された空気を抽気して放風する放風弁が複数個設
けられている。放風弁はガスタービンの起動・停止時に
開いて抽気放風し、コンプレッサのサージングを防止し
ている。これにより、ガスタービンの起動時、コンプレ
ッサに適正な負荷を持たせながらガスタービンを効率よ
くスムーズに立ち上げることができる。ガスタービンが
所定の回転数に達すると放風弁は閉じてコンプレッサで
の空気圧縮が開始されるようになっている。

放風弁１は、第７図に示すように、その弁ステム２が電
気的な全開・全閉用リミットスイッチ３と連係してお
り、このリミットスイッチ３により放風弁１の開閉状態
を検出している。リミットスイッチ３はガスタービンの
保安機能を維持する重要な役割を担っており、放風弁１
の開閉状態を検出してガスタービンの作動を制御してい
る。

一方、放風弁１に取付けられたリミットスイッチ３の誤
動作や不動作によりガスタービンがトリップするように
なっており、ガスタービンのトリップによりその起動・
停止スケジュールに重大な支障を来したり、発電所とし
ての運用を阻害するおそれがあるので、リミットスイッ
チ３には作動不良のない、信頼性の高いものが要求され
る。

しかし、放風弁１はガスタービン燃焼器からの放熱によ
り例えば200℃程度、上部は200℃を超える高温雰囲気下
のガスタービンコンパートメント４内に設置され、放風
弁に付設されるリミットスイッチ３も高温雰囲気に晒さ
れる。ガスタービンコンパートメント４は高温で可燃性
ガス漏洩による爆発危険区域であるため、電気部品は耐
熱性を有し、かつ耐圧防爆仕様としなければならない。

（考案が解決しようとする課題） ガスタービン放風弁１が200℃程度の高温雰囲気の中で
使用されると、この放風弁１に付設されるリミットスイ
ッチ３は耐熱性や耐圧防爆性のため、シールパッキンや
スプリングを備えたスイッチ構造に構成されるが、ガス
タービンの起動・停止の繰返しにより、温度による悪影
響を受け、シールパッキンが劣化したり、またばね定数
が変化したり、スイッチの接点不良が生じ、誤動作や不
動作を生じさせ、動作不良によりスイッチの信頼性が低
下する問題があったり、リミットスイッチの熱による劣
化作用が大きく、故障しがちで放風弁の開閉状態を正確
に検出できない等の問題があった。

本考案は上述した事情を考慮してなされたもので、放風
弁の開閉状態を高温雰囲気下でも正確かつ確実に検出
し、信頼性の高いガスタービン放風弁の作動検出装置を
提供することを目的とする。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 本考案に係るガスタービン放風弁の作動検出装置は、上
述した課題を解決するためにガスタービンに付設された
放風弁の開閉作動に連動して開閉される流体式リミット
バルブと、このリミットバルブの開閉作動に連動し、上
記リミットバルブの開閉作動を離れた位置で検出する圧
力スイッチとを有し、この圧力スイッチにより放風弁の
開閉状態を検出するものである。

また、上述した課題を解決するために、本考案のガスタ
ービン放風弁の作動検出装置は、流体式リミットバルブ
をガスタービンコンパートメント内に収容し、圧力スイ
ッチをガスタービンコンパートメント外に前記流体式リ
ミットバルブから離れて設けたものである。

（作用） このガスタービン放風弁の作動検出装置は、放風弁の開
閉作動に連動する流体式リミットバルブを設け、このリ
ミットバルブの開閉作動を圧力スイッチで離れた位置か
ら検出できるようにし、高温雰囲気中でも放風弁の開閉
状態を正確かつ確実に検出することができるようにした
信頼性の高い検出装置である。

その際、作動検出装置の圧力スイッチを流体式リミット
バルブから離して設置できるので、圧力スイッチをガス
タービンコンパートメントの外側に設置することができ
る。圧力スイッチをガスタービンコンパートメントの外
側に設置すれば、圧力スイッチの調整が容易となり、検
出精度をより向上させ、信頼性を一層高めた作動検出装
置となる。

（実施例） 以下、本考案に係るガスタービン放風弁の作動検出装置
の一実施例について添付図面を参照して説明する。

第２図はコンバインドサイクル発電プラントやガスター
ビン発電プラントに備えられるガスタービン10の概要断
面図を示す。このガスタービン10はガスの膨脹力を利用
した発電方式で、コンプレッサとしての圧縮機部11と燃
焼器12とタービン部13とを組み合せて構成され、圧縮機
部11で圧縮された空気は、燃焼器12に導入され、ここで
LNG等の燃料と混合して燃焼せしめられる。この燃焼に
よる燃焼ガスはタービン部13に案内されて仕事をし、こ
のガスタービン10が図示しない発電機を回して電気を起
こすようになっている。タービン部13で仕事をした排気
ガスは排気流路14を通って最終的には外部に放出され
る。ガスタービン10は起動・停止が容易であるため、電
力需要の変化に即応した運転が可能であり、例えば、昼
間の電力需要時間帯に稼動させるようになっている。

ガスタービン10にはコンプレッサ（圧縮機部）11の中途
段落、例えば11段落から圧縮空気の抽気を行なう放風弁
15が複数個、例えば４個設けられており、この放風弁15
の開放により抽気された圧縮空気は、燃焼器12やタービ
ン部13を迂回して排気流路（排気筒）等の外部に放風さ
れるようになっている。この放風により、例えばコンプ
レッサ11に適正な負荷を付与しながらガスタービン10を
効率よく起動させることができる。

放風弁15は第３図に示すようにガスタービン燃焼器12か
らの放熱を受ける例えば200℃程度あるいはそれ以上の
高温雰囲気になるガスタービンコンパートメント16内に
設置され、第１図に示す制御用コンプレッサ18からの制
御空気により開閉作動される。制御用コンプレッサ18は
例えば２系統有し、このうち１系統がバックアップ用と
される。制御用コンプレッサ18から例えば７kg/cm²Ｇの
制御空気（動作空気）がガスタービン制御盤（図示せ
ず）により制御弁19を介して放風弁15のシリンダ室20に
供給され、このシリンダ室20内のピストン21を作動させ
ることにより、開放させるようになっている。制御空気
は空気溜りとしてのレシーバに一旦貯溜される一方、ボ
イドがなく、除湿・除塵された清浄な空気である。

放風弁15は第１図および第４図に示す弁構造を有する。
放風弁15の弁ケーシング23内に弁シート24に着座される
半球状の弁体25が回動自在に支持され、弁体25の回動軸
26にリンク機構27等の機械的動力伝達手段を介して弁ス
テム28が連結される。弁ステム28の他端側にはシリンダ
室20内を摺動するピストン21が設けられ、このピストン
21はスプリング29のばね力により放風弁15を常時閉塞さ
せる方向にばね付勢している。

一方、ガスタービン10の起動・停止時には図示しないガ
スタービン制御盤が作動して制御弁19を開き、制御用コ
ンプレッサ18から放風弁15のシリンダ室20に制御空気を
案内するようになっている。シリンダ室20内に制御空気
（動作空気）が注入されると、制御空気はピストン21を
スプリング29のばね力に抗して押圧し、弁ステム28を移
動させて弁体25を所要角度、例えば90度回転させ、放風
弁15を開放させるようになっている。

また、放風弁15には、流体式リミットバルブとして空気
式リミットバルブ30が付設される。空気式リミットバル
ブ30はシールパッキンを使用しないメンテナンスフリー
の自己復帰型過流量防止弁である。空気式リミットバル
ブ30は、放風弁15に取付板31を介して取付けられる。

具体的には、第５図に示すように、放風弁15の弁ステム
28に作動レバー33が片持梁状に固定され、この作動レバ
ー33の自由端側に調節ノブ34が調節自在に取付けられ
る。調節ノブ34は空気式リミットバルブのリセットボタ
ン35に対向している。

空気式リミットバルブ30はリセットボタン35内部と弁内
部にマグネット（共に図示せず）をそれぞれ有する公知
のもので、リセットボタン35が押圧されるとリセットボ
タン内部のマグネットが弁内部マグネットを押し下げ、
その磁力でポペット部を弁シートから押し下げてリミッ
トバルブ30を開放するようになっており、常時は、リミ
ットバルブ30上流側の空気圧によりポペット部が弁シー
トに押付けられて閉塞される。

ところで、空気式リミットバルブ30には第５図および第
６図に示すように制御用コンプレッサ18からの制御空気
が常時作用している。具体的には、制御用コンプレッサ
18からの例えば７kg/cm²Ｇの制御空気はヘッダ41および
仕切元弁42を経て減圧弁43で例えば１kg/cm²Ｇ程度の使
い易い圧力に減圧され、この減圧された制御空気が空気
式リミットバルブ30の上流側に作用している。リミット
バルブ30には制御空気に代えて他のN₂等の非可燃性ガス
や不活性ガスを供給するようにしてもよい。

空気式リミットバルブ30の下流側にはこのリミットバル
ブ30に連動する圧力スイッチ45が設けられる。この圧力
スイッチ45は空気式リミットバルブ30から離れた位置、
好ましくは、ガスタービンコンパートメント16の外側に
設けられる。圧力スイッチ45はガスタービンコンパート
メント16の外側で、できるだけコンパートメント16の近
くに、例えばジャンクションボックス46内に設けること
が望ましい。圧力スイッチ45の動作時間を速めるためで
ある。圧力スイッチ45は空気式リミットバルブ30の開閉
作動に連動して放風弁15の開閉状態を検出するようにな
っている。

また、圧力スイッチ45は図示しない警報装置や作動表示
装置、ガスタービン制御装置に電気的に接続され、放風
弁15の開閉状態を聴覚的あるいは視覚的に表示したり、
ガスタービン制御装置の作動制御を行なってガスタービ
ン10をトリップさせたり、インタロックさせるようにな
っている。

さらに、空気式リミットバルブ30の下流側から分岐され
た空気流路に常開のブリード弁48が設けられ、このブリ
ード弁48により制御空気のブロー量を調節している。ブ
リード弁48は自己復帰型空気式リミットバルブ30が開状
態から閉状態に自己復帰させる際の補助的役割を果して
いる。空気式リミットバルブ30は放風弁15が閉じると作
動レバー33が閉側にシフトし、リセットボタン35がフリ
ーとなる。リセットボタン35がフリーになると内蔵され
た両マグネットの反発により、リセットボタン35は元位
置（閉側）に復帰し、弁体の拘束力が解除される。この
弁体は、一定流量以上の空気流量が流れると弁体上流側
に作用する空気圧力により自動的に閉塞される。自己復
帰型リミットバルブ30はこのバルブを自動閉塞させるた
めに一定以上の空気流量を流す必要があり、この空気流
量を確保するためにブリード弁48が設置される。ただ
し、この空気量は少量であるため、リミットバルブ30の
開放時に、圧力スイッチ45の動作を妨げることはない。

次に、ガスタービン放風弁の作動検出装置の作用を説明
する。

ガスタービンの起動・停止時には、制御用コンプレッサ
18から制御空気が放風弁15のシリンダ室20に供給され、
ピストン21をスプリング29のばね力に抗して押圧する。
この押圧により放風弁15は弁体25が回動されて全閉位置
から全開位置に切り換えられる。

放風弁15が開放されると、ガスタービン10のコンプレッ
サ11から圧縮空気が抽気され、この抽気は放風弁15を経
てガスタービン10の排気側等の外部に放出される。これ
により、コンプレッサ11の負荷が小さくなり、ガスター
ビン10に適正な負荷を与えつつスムーズに起動させるこ
とができる。ガスタービン10か起動され、所定の回転数
に達すると、ガスタービン制御盤の作動制御により放風
弁15は閉塞される。

ところで、放風弁15が開放されると、その弁ステム28に
固定された作動レバー33が一体的に移動し、自己復帰型
空気式リミットバルブ30のリセットボタン35を押圧す
る。このリセットボタン35の押圧により、リセットボタ
ン35は第５図に破線で示す位置まで押し下げられる。こ
の押し下げにより、リセットボタン内部マグネットが弁
内部マグネットを押し下げてその磁力でポペット部を弁
シートから押し下げてリミットバルブ30を開放させる。

このリミットバルブ30の開放により、制御空気が圧力ス
イッチ45に作用し、この圧力スイッチ45内に収容された
例えば自動復帰型マイクロスイッチを作動して警報装置
や作動表示装置（共に図示せず）を作動させ、放風弁15
の開閉状態を表示させる。そして、例えばガスタービン
起動時に放風弁15が開かないと、タービントリップさせ
たり、４つの放風弁15のうち１つでも開かないと警報を
発するようになっている。

一方、放風弁15が開状態から閉塞されると、この閉作動
に追従して作動レバー35が移動し、空気式リミットバル
ブ30のリセットボタン35はフリーとなり、リセットボタ
ン35は両マグネットの反発力により自動的に元位置（閉
位置）側に復帰する。この復帰により、弁内部マグネッ
トもフリーとなり、弁体は上流側に作用する制御空気の
圧力により自動的に閉塞せしめられ、次のガスタービン
の起動あるいは停止に備えられる。

この場合、ガスタービンコンパートメント16内に設置さ
れる空気式リミットバルブ30は自己復帰型でリミットス
イッチのような電気部品ではなく、また、シールパッキ
ンを不要とするので、耐圧防爆仕様とする必要は必ずし
もなく、熱による劣化もほとんどなく、信頼性の高いリ
ミットバルブ30となる。さらに、圧力スイッチ45はリミ
ットバルブ30から離れて設置することができるので、ガ
スタービンコンパートメント16内に設置する場合には、
下部の低温側に設置することができ、熱による悪影響を
受けにくくすることができる。また、圧力スイッチ45を
ガスタービンコンパートメント16の外側に設置した場合
には、熱による悪影響を確実に防止できるとともに、操
作性を改善することができる。

この放風弁作動検出装置を、16.5万KWクラスのコンバイ
ンドサイクル発電プラントのガスタービンに搭載してガ
スタービンの起動・停止試験を９ヶ月間に亘って行なっ
たところ、放風弁作動検出装置の誤動作や不動作等の動
作不良は一度もなく、スムーズであった。ちなみに、こ
の試験ではガスタービンの起動回数は90回であった。

〔考案の効果〕

以上に述べたように本考案に係るガスタービン放風弁の
作動検出装置においては、放風弁の開閉作動に連動する
流体式リミットバルブを設け、このリミットバルブの開
閉作動を圧力スイッチで離れた位置から検出できるよう
にしたので、高温雰囲気中に設けられるリミットバルブ
は機械式で耐圧防爆仕様の電気部品を必要とせず、放風
弁の開閉状態を正確かつ確実に検出でき、故障が少なく
信頼性の高い作動検出装置である。

また、圧力スイッチを流体式リミットバルブから離して
設置できるので、圧力スイッチをガスタービンコンパー
トメントの外側に設置することができ、この場合には、
圧力スイッチの調整が容易であり、熱的悪影響を受けな
いので、検出精度をより向上させることきができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るガスタービン放風弁の作動検出装
置の一実施例を示す図、第２図は本考案を備えたガスタ
ービンを示す概要図、第３図はガスタービン放風弁の作
動検出装置の取付態様を示す概略図、第４図は第１図の
IV-IV線に沿う断面図、第５図は本考案の要部を拡大し
て示す部分図、第６図は本考案に係るガスタービン放風
弁の作動検出装置の制御系統を示す図、第７図は従来の
ガスタービン放風弁の作動検出装置を示す図である。 10……ガスタービン、11……コンプレッサ（圧縮機
部）、12……燃焼器、13……タービン部、14……排気流
路、15……放風弁、16……ガスタービンコンパートメン
ト、18……制御用コンプレッサ、19……制御弁、20……
シリンダ室、21……ピストン、28……弁ステム、30……
空気式リミットバルブ（流体式リミットバルブ）、33…
…作動レバー、34……調節ノブ、35……リセットボタ
ン、43……減圧弁、45……圧力スイッチ、48……ブリー
ド弁。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービンに付設された放風弁の開閉作
   動に連動して開閉される流体式リミットバルブと、この
   リミットバルブの開閉作動に連動し、上記リミットバル
   ブの開閉作動を離れた位置で検出する圧力スイッチとを
   有し、この圧力スイッチにより放風弁の開閉状態を検出
   することを特徴とするガスタービン放風弁の作動検出装
   置。
2. 【請求項２】流体式リミットバルブはガスタービンコン
   パートメント内に収容され、圧力スイッチはガスタービ
   ンコンパートメント外に前記流体式リミットバルブから
   離れて設けられた請求項１記載のガスタービン放風弁の
   作動検出装置。