JPH0886227A - コンバインド軸系の起動方法 - Google Patents
コンバインド軸系の起動方法Info
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- JPH0886227A JPH0886227A JP22196194A JP22196194A JPH0886227A JP H0886227 A JPH0886227 A JP H0886227A JP 22196194 A JP22196194 A JP 22196194A JP 22196194 A JP22196194 A JP 22196194A JP H0886227 A JPH0886227 A JP H0886227A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】コンバインド軸系を、起動モータを用いずに起
動させ、滑らかに回転上昇させることができるコンバイ
ンド軸系の起動方法にある。 【構成】コンバインド軸系23を、圧縮機14,ガスタ
ービン16,発電機17および蒸気タービン18を同軸
に配置して構成する。このコンバインド軸系23を起動
させ回転上昇させる際に、他のコンバインド軸系24ま
たは補助蒸気ボイラ21からの蒸気を、蒸気タービン1
8に送る。そして、自立回転数まで蒸気力により回転上
昇させる。
動させ、滑らかに回転上昇させることができるコンバイ
ンド軸系の起動方法にある。 【構成】コンバインド軸系23を、圧縮機14,ガスタ
ービン16,発電機17および蒸気タービン18を同軸
に配置して構成する。このコンバインド軸系23を起動
させ回転上昇させる際に、他のコンバインド軸系24ま
たは補助蒸気ボイラ21からの蒸気を、蒸気タービン1
8に送る。そして、自立回転数まで蒸気力により回転上
昇させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンバインドサイクル
発電プラントの圧縮機,ガスタービン,蒸気タービンお
よび発電機が同軸に配置されるコンバインド軸系の起動
方法に係り、特に軸の回転上昇を起動モータを用いるこ
となく滑かに行なうことができるコンバインド軸系の起
動方法に関する。
発電プラントの圧縮機,ガスタービン,蒸気タービンお
よび発電機が同軸に配置されるコンバインド軸系の起動
方法に係り、特に軸の回転上昇を起動モータを用いるこ
となく滑かに行なうことができるコンバインド軸系の起
動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、発電用のガスタービンはガスタ
ービンサイクル単独で発電に供されるものもあるが、よ
り高い発電効率を得るためにガスタービン排気を廃熱回
収ボイラに導き、ここで蒸気を発生させ、蒸気タービン
を駆動するいわゆる複合発電(コンバインドサイクル発
電)の形で利用するプラントが多い。このようなコンバ
インドサイクル発電プラントの重要な構成機器には圧縮
機,ガスタービン,蒸気タービン,発電機等が挙げられ
る。
ービンサイクル単独で発電に供されるものもあるが、よ
り高い発電効率を得るためにガスタービン排気を廃熱回
収ボイラに導き、ここで蒸気を発生させ、蒸気タービン
を駆動するいわゆる複合発電(コンバインドサイクル発
電)の形で利用するプラントが多い。このようなコンバ
インドサイクル発電プラントの重要な構成機器には圧縮
機,ガスタービン,蒸気タービン,発電機等が挙げられ
る。
【0003】コンバインドサイクル発電プラントの構成
機器の結合方法は2種類に大別される。1つは、圧縮
機,ガスタービン,蒸気タービン,発電機を全て1つの
軸に軸継手で結合したいわゆるガスタービンと蒸気ター
ビンが同軸形式の一軸型コンバインドサイクル発電プラ
ントである。また、もう1つの結合方法はガスタービン
と蒸気タービンを別軸にした多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントである。多軸型のコンバインド軸系の場
合は圧縮機とガスタービンと発電機が1つの軸に接続さ
れ、蒸気タービンと発電機がもう1つの軸に接続され各
々の軸から独立に発電機を介して出力が発生するように
なっている。
機器の結合方法は2種類に大別される。1つは、圧縮
機,ガスタービン,蒸気タービン,発電機を全て1つの
軸に軸継手で結合したいわゆるガスタービンと蒸気ター
ビンが同軸形式の一軸型コンバインドサイクル発電プラ
ントである。また、もう1つの結合方法はガスタービン
と蒸気タービンを別軸にした多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントである。多軸型のコンバインド軸系の場
合は圧縮機とガスタービンと発電機が1つの軸に接続さ
れ、蒸気タービンと発電機がもう1つの軸に接続され各
々の軸から独立に発電機を介して出力が発生するように
なっている。
【0004】さて、ここで一軸型や多軸型コンバインド
軸系の場合についてガスタービンと蒸気タービンの従来
技術における起動方法について述べる。ガスタービンの
起動で重要なことは、回転数が低い領域では圧縮機の駆
動のために外部から出力を必要とすることである。すな
わち、燃焼器に燃料を投入し、着火し、ガスタービンが
発生する出力が圧縮機が必要とする出力を上回る、いわ
ゆる自立回転数までは何らかの形でガスタービンの回転
上昇を助ける必要がある。一般的には定格回転数の80
%程度が自立回転数となっていることが多い。一方、蒸
気タービンが単独で運転される場合はこのような複雑な
起動は必要なくボイラから供給される蒸気の量を蒸気加
減弁で制御しながら蒸気での回転上昇を行なう。
軸系の場合についてガスタービンと蒸気タービンの従来
技術における起動方法について述べる。ガスタービンの
起動で重要なことは、回転数が低い領域では圧縮機の駆
動のために外部から出力を必要とすることである。すな
わち、燃焼器に燃料を投入し、着火し、ガスタービンが
発生する出力が圧縮機が必要とする出力を上回る、いわ
ゆる自立回転数までは何らかの形でガスタービンの回転
上昇を助ける必要がある。一般的には定格回転数の80
%程度が自立回転数となっていることが多い。一方、蒸
気タービンが単独で運転される場合はこのような複雑な
起動は必要なくボイラから供給される蒸気の量を蒸気加
減弁で制御しながら蒸気での回転上昇を行なう。
【0005】具体的なガスタービンの起動方法は次のよ
うにして行なわれる。例えば構成機器である圧縮機,ガ
スタービン,蒸気タービン,発電機が全て同一軸に結合
されている一軸型コンバインド軸系の場合は起動モータ
を備えておき、回転上昇の初期はこの起動モータの出力
により圧縮機,ガスタービン,蒸気タービン,発電機全
部の回転上昇を行なう方法がある。
うにして行なわれる。例えば構成機器である圧縮機,ガ
スタービン,蒸気タービン,発電機が全て同一軸に結合
されている一軸型コンバインド軸系の場合は起動モータ
を備えておき、回転上昇の初期はこの起動モータの出力
により圧縮機,ガスタービン,蒸気タービン,発電機全
部の回転上昇を行なう方法がある。
【0006】また、他の起動方法としては起動モータを
設置せず、発電機を起動モータとして使用し、各時点の
回転数に応じて発電機から起動パルスを発生させ、この
起動パルス出力でガスタービン等の回転上昇を行なうこ
ともできる。この起動方法はパルスの間欠時間を回転数
に応じて短かくし発電機での起動を行なうもので起動モ
ータが不要となる利点がある。
設置せず、発電機を起動モータとして使用し、各時点の
回転数に応じて発電機から起動パルスを発生させ、この
起動パルス出力でガスタービン等の回転上昇を行なうこ
ともできる。この起動方法はパルスの間欠時間を回転数
に応じて短かくし発電機での起動を行なうもので起動モ
ータが不要となる利点がある。
【0007】一方、ガスタービンと蒸気タービンが別軸
の多軸型コンバインド軸系の場合は蒸気タービンは蒸気
加減弁で蒸気量を調整しながら単独で蒸気力によっての
み回転上昇させていく。ガスタービンについては同軸の
場合と同様起動モータもしくは発電機からの起動パルス
出力によりの自立回転数まで回転上昇をさせる。
の多軸型コンバインド軸系の場合は蒸気タービンは蒸気
加減弁で蒸気量を調整しながら単独で蒸気力によっての
み回転上昇させていく。ガスタービンについては同軸の
場合と同様起動モータもしくは発電機からの起動パルス
出力によりの自立回転数まで回転上昇をさせる。
【0008】図9は、コンバインドサイクル発電プラン
トの圧縮機,ガスタービン,蒸気タービンおよび発電機
が同軸に配置される一軸型コンバインド軸系において、
発電機からの起動パルスにより回転上昇を行なう従来の
起動方法を示すものである。図中、縦軸は回転数1,出
力2,蒸気量3,燃焼器への燃料流量4,および起動パ
ルスPを示し、また横軸は時間の流れ(タイムフロー)
を示す。横軸において、符号5は起動時,符号6はパー
ジ開始時,符号7はパージ終了時,符号8は着火時,符
号9は自立回転数到達時,符号10は定格回転数到達
時,符号11は並列時,符号12は蒸気タービン出力2
aの発生時,符号13は定格出力達成時をそれぞれ示し
ている。
トの圧縮機,ガスタービン,蒸気タービンおよび発電機
が同軸に配置される一軸型コンバインド軸系において、
発電機からの起動パルスにより回転上昇を行なう従来の
起動方法を示すものである。図中、縦軸は回転数1,出
力2,蒸気量3,燃焼器への燃料流量4,および起動パ
ルスPを示し、また横軸は時間の流れ(タイムフロー)
を示す。横軸において、符号5は起動時,符号6はパー
ジ開始時,符号7はパージ終了時,符号8は着火時,符
号9は自立回転数到達時,符号10は定格回転数到達
時,符号11は並列時,符号12は蒸気タービン出力2
aの発生時,符号13は定格出力達成時をそれぞれ示し
ている。
【0009】図9からも明らかなように、起動パルスP
を、起動時5から自立回転数到達時9まで発生させ、間
欠的なトルクにより回転数を上昇させていく。また、起
動パルスPは、図9の起動パルス詳細Paに示すよう
に、回転数が高くなるに連れて密なパルスにしていく。
を、起動時5から自立回転数到達時9まで発生させ、間
欠的なトルクにより回転数を上昇させていく。また、起
動パルスPは、図9の起動パルス詳細Paに示すよう
に、回転数が高くなるに連れて密なパルスにしていく。
【0010】図10は、図9に示す従来の起動方法を用
いた場合の回転数の変化を示すもので、回転数は起動パ
ルスPにより全体的には上昇していくが、起動パルス終
了点Pcから次の起動パルスの開始点Paまでは、回転
数を上昇させる駆動力がなくなるため、極めて短時間で
はあるが回転数の降下が生じる。したがって、回転上昇
曲線は、詳細には図10に符号1aで示すように、微小
な回転数変動を伴いながら全体的には回転上昇していく
ことになる。
いた場合の回転数の変化を示すもので、回転数は起動パ
ルスPにより全体的には上昇していくが、起動パルス終
了点Pcから次の起動パルスの開始点Paまでは、回転
数を上昇させる駆動力がなくなるため、極めて短時間で
はあるが回転数の降下が生じる。したがって、回転上昇
曲線は、詳細には図10に符号1aで示すように、微小
な回転数変動を伴いながら全体的には回転上昇していく
ことになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のコンバインド軸
系の起動方法において、発電機からの起動パルスPによ
り回転上昇を行なう場合には、回転数が変動するという
問題がある。
系の起動方法において、発電機からの起動パルスPによ
り回転上昇を行なう場合には、回転数が変動するという
問題がある。
【0012】回転上昇を行なう起動パルスPのパルス出
力のオンオフが交互に起きるため起動パルスPが作用し
ているとき、すなわちパルス開始点Pbからパルス終了
点Pcの間に大きく回転軸は加速され、その結果、回転
数は細かく変動しながら上昇していくことになる。
力のオンオフが交互に起きるため起動パルスPが作用し
ているとき、すなわちパルス開始点Pbからパルス終了
点Pcの間に大きく回転軸は加速され、その結果、回転
数は細かく変動しながら上昇していくことになる。
【0013】一方、圧縮機,ガスタービン,蒸気タービ
ンの軸にはそれぞれ動翼が通常は組み付けられ、装着さ
れている。したがって、軸と動翼の締結部は回転数が低
く遠心力が小さいときには接触面圧が確保されておら
ず、回転数の変動により振動を起こす可能性がある。こ
のような回転数の細かい変動による振動は翼長が長い蒸
気タービンの最終段や圧縮機の初段等では特に注意を要
するものであり、スリップアンドスティック(Slip & S
tick)もしくはビビリ振動と呼ばれ甚しい場合には動翼
に損傷が生じる場合もある。
ンの軸にはそれぞれ動翼が通常は組み付けられ、装着さ
れている。したがって、軸と動翼の締結部は回転数が低
く遠心力が小さいときには接触面圧が確保されておら
ず、回転数の変動により振動を起こす可能性がある。こ
のような回転数の細かい変動による振動は翼長が長い蒸
気タービンの最終段や圧縮機の初段等では特に注意を要
するものであり、スリップアンドスティック(Slip & S
tick)もしくはビビリ振動と呼ばれ甚しい場合には動翼
に損傷が生じる場合もある。
【0014】また、起動モータを使用して回転上昇を行
なう場合には上記のような問題は生じないが、起動モー
タを必ずしも用いなくとも上記の問題が解決できればコ
ンバインド軸系の回転上昇は可能であり、起動モータを
用いたものでは余分な部品をコンバインド軸系に装着し
ているという基本的な欠点がある。
なう場合には上記のような問題は生じないが、起動モー
タを必ずしも用いなくとも上記の問題が解決できればコ
ンバインド軸系の回転上昇は可能であり、起動モータを
用いたものでは余分な部品をコンバインド軸系に装着し
ているという基本的な欠点がある。
【0015】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、軸の回転上昇を、起動モータを用いることな
く滑かに行ない、組立構造を有する蒸気タービンや発電
機の動翼が微小振動により損傷するのを防止できる信頼
性の高いコンバインド軸系の起動方法を提供することを
目的とする。
たもので、軸の回転上昇を、起動モータを用いることな
く滑かに行ない、組立構造を有する蒸気タービンや発電
機の動翼が微小振動により損傷するのを防止できる信頼
性の高いコンバインド軸系の起動方法を提供することを
目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、請求項1に記載したように、コンバインドサ
イクル発電プラントの圧縮機,ガスタービン,蒸気ター
ビンおよび発電機が同軸に配置されるコンバインド軸系
の起動方法において、その起動および回転上昇に際し、
蒸気タービンに蒸気を送り、自立回転数まで蒸気力によ
り回転上昇させる方法である。
本発明は、請求項1に記載したように、コンバインドサ
イクル発電プラントの圧縮機,ガスタービン,蒸気ター
ビンおよび発電機が同軸に配置されるコンバインド軸系
の起動方法において、その起動および回転上昇に際し、
蒸気タービンに蒸気を送り、自立回転数まで蒸気力によ
り回転上昇させる方法である。
【0017】本発明はまた、請求項2に記載したよう
に、コンバインドサイクル発電プラントの圧縮機,ガス
タービン,蒸気タービンおよび発電機が同軸に配置され
るコンバインド軸系の起動方法において、動翼の植込み
部やスナッバ部等の組立部に充分な面圧が確保されない
パージ回転数以下の低回転数領域においては、蒸気ター
ビンに蒸気を送り蒸気力により起動回転上昇を行ない、
回転数が高くなって面圧が確保される回転数から自立回
転数までの高回転数領域においては、発電機から起動パ
ルスを送って回転上昇を行なう方法である。
に、コンバインドサイクル発電プラントの圧縮機,ガス
タービン,蒸気タービンおよび発電機が同軸に配置され
るコンバインド軸系の起動方法において、動翼の植込み
部やスナッバ部等の組立部に充分な面圧が確保されない
パージ回転数以下の低回転数領域においては、蒸気ター
ビンに蒸気を送り蒸気力により起動回転上昇を行ない、
回転数が高くなって面圧が確保される回転数から自立回
転数までの高回転数領域においては、発電機から起動パ
ルスを送って回転上昇を行なう方法である。
【0018】本発明はまた、請求項3に記載したよう
に、蒸気タービンを駆動するための蒸気を、他のコンバ
インド軸系から供給する方法である。
に、蒸気タービンを駆動するための蒸気を、他のコンバ
インド軸系から供給する方法である。
【0019】本発明はさらに、請求項4に記載したよう
に、蒸気タービンを駆動するための蒸気を、補助ボイラ
から供給する方法である。
に、蒸気タービンを駆動するための蒸気を、補助ボイラ
から供給する方法である。
【0020】
【作用】請求項1に係るコンバインド軸系の起動方法に
おいては、コンバインド軸系の起動および回転上昇に際
し、蒸気タービンに蒸気を送り、自立回転数まで蒸気力
により回転上昇させるようにしている。蒸気力の場合、
発電機からの起動パルスによる場合と異なり、回転上昇
のトルク変動が殆どなく、低回転数領域でも、起動モー
タを用いることなく滑かな回転上昇を行なうことが可能
となる。
おいては、コンバインド軸系の起動および回転上昇に際
し、蒸気タービンに蒸気を送り、自立回転数まで蒸気力
により回転上昇させるようにしている。蒸気力の場合、
発電機からの起動パルスによる場合と異なり、回転上昇
のトルク変動が殆どなく、低回転数領域でも、起動モー
タを用いることなく滑かな回転上昇を行なうことが可能
となる。
【0021】請求項2に係るコンバインド軸系の起動方
法においてはまた、パージ回転数以下の低回転数領域に
おいては、蒸気力により起動回転上昇を行ない、またパ
ージ回転数から自立回転数までの高回転数領域において
は、発電機からの起動パルス出力により回転上昇させる
ようにしている。高回転数領域では、遠心力が大きくな
って組立部に充分な面圧が確保されるので、起動パルス
によって回転上昇させても信頼性を損うおそれがない。
法においてはまた、パージ回転数以下の低回転数領域に
おいては、蒸気力により起動回転上昇を行ない、またパ
ージ回転数から自立回転数までの高回転数領域において
は、発電機からの起動パルス出力により回転上昇させる
ようにしている。高回転数領域では、遠心力が大きくな
って組立部に充分な面圧が確保されるので、起動パルス
によって回転上昇させても信頼性を損うおそれがない。
【0022】請求項3に係るコンバインド軸系の起動方
法においてはまた、蒸気タービンを駆動するための蒸気
を、他のコンバインド軸系から供給するようにしてい
る。このため、蒸気の入手が容易である。
法においてはまた、蒸気タービンを駆動するための蒸気
を、他のコンバインド軸系から供給するようにしてい
る。このため、蒸気の入手が容易である。
【0023】請求項4に係るコンバインド軸系の起動方
法においてはさらに、蒸気タービンを駆動するための蒸
気を、補助ボイラから供給するようにしている。このた
め、他のコンバインド軸系が稼動していない場合であっ
ても、蒸気を確保することが可能となる。
法においてはさらに、蒸気タービンを駆動するための蒸
気を、補助ボイラから供給するようにしている。このた
め、他のコンバインド軸系が稼動していない場合であっ
ても、蒸気を確保することが可能となる。
【0024】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。
【0025】図1は、本発明の第1実施例に係るコンバ
インド軸系の起動方法を経時的に示すもので、図中、横
軸は時間の流れを示し、また縦軸は回転数1,出力2,
蒸気量3,燃焼器への燃料流量4を示している。
インド軸系の起動方法を経時的に示すもので、図中、横
軸は時間の流れを示し、また縦軸は回転数1,出力2,
蒸気量3,燃焼器への燃料流量4を示している。
【0026】図1に示すように、コンバインドサイクル
発電プラントに備えられるコンバインド軸系は起動5に
より回転上昇を開始するが、本実施例においては、この
回転上昇を、蒸気タービンに蒸気を送ることにより行な
うようにしている。ガスタービンの起動の場合は、ガス
タービンに接続される圧縮機の内部の空気を、一定回転
数で保持しながら、一旦入れ換える操作が行なわれ、こ
れをパージ運転と称する。
発電プラントに備えられるコンバインド軸系は起動5に
より回転上昇を開始するが、本実施例においては、この
回転上昇を、蒸気タービンに蒸気を送ることにより行な
うようにしている。ガスタービンの起動の場合は、ガス
タービンに接続される圧縮機の内部の空気を、一定回転
数で保持しながら、一旦入れ換える操作が行なわれ、こ
れをパージ運転と称する。
【0027】コンバインドサイクル発電プラントの起動
5からパージ開始6までは、圧縮機の駆動に必要な動力
や摩擦損失,軸受損失等が増加するので、蒸気タービン
への蒸気量3は、当然、コンバインド軸系の回転数1の
上昇とともに多くする。パージ開始6からパージ終了7
までの間は回転数が一定のため、慣性力が作用し、蒸気
流量3を減少させても回転数を一定に保持することがで
きる。
5からパージ開始6までは、圧縮機の駆動に必要な動力
や摩擦損失,軸受損失等が増加するので、蒸気タービン
への蒸気量3は、当然、コンバインド軸系の回転数1の
上昇とともに多くする。パージ開始6からパージ終了7
までの間は回転数が一定のため、慣性力が作用し、蒸気
流量3を減少させても回転数を一定に保持することがで
きる。
【0028】パージが終了7すると、燃焼器の着火操作
を行なうのに適当な回転数までコンバインド軸系を降下
させる場合が多い。この時、蒸気タービンの加減弁を閉
止し、蒸気量3を零にすることによりコンバインド軸系
の降下操作が行なわれる。燃焼器が着火8すると、圧縮
機で圧縮された空気に燃料が加えられ燃焼が起きるが、
まだコンバインド軸系の回転数が低い領域では、圧縮機
出力の方がタービン出力を上回っている。したがって、
着火8の際には蒸気量3を再び増加させ、蒸気力により
回転上昇させていく必要がある。
を行なうのに適当な回転数までコンバインド軸系を降下
させる場合が多い。この時、蒸気タービンの加減弁を閉
止し、蒸気量3を零にすることによりコンバインド軸系
の降下操作が行なわれる。燃焼器が着火8すると、圧縮
機で圧縮された空気に燃料が加えられ燃焼が起きるが、
まだコンバインド軸系の回転数が低い領域では、圧縮機
出力の方がタービン出力を上回っている。したがって、
着火8の際には蒸気量3を再び増加させ、蒸気力により
回転上昇させていく必要がある。
【0029】しかしながら、次第にコンバインド軸系の
回転数1が増加し、燃料流量4を増加させていくと、次
第にガスタービンと圧縮機の効率が上がり、ガスタービ
ン自体が回転上昇に必要な出力を分担する割合が増えて
くる。したがって、回転上昇のために必要な蒸気量3は
次第に少なくしていくことが可能で、ガスタービンの発
生する出力で以降の回転上昇に必要な出力を供給するこ
とができる自立回転数到達9の時点で、蒸気量3は零と
することができる。
回転数1が増加し、燃料流量4を増加させていくと、次
第にガスタービンと圧縮機の効率が上がり、ガスタービ
ン自体が回転上昇に必要な出力を分担する割合が増えて
くる。したがって、回転上昇のために必要な蒸気量3は
次第に少なくしていくことが可能で、ガスタービンの発
生する出力で以降の回転上昇に必要な出力を供給するこ
とができる自立回転数到達9の時点で、蒸気量3は零と
することができる。
【0030】その後、さらにガスタービンが回転上昇を
続け、定格回転数到達10に達する。ここで、ガスター
ビンの回転数は再び一旦保持されるため、燃料流量4は
一旦減少する。並列11に達すると、その後の出力2の
上昇のために燃料流量4は再び増加していく。コンバイ
ンドサイクル発電プラントの場合、良く知られているよ
うにガスタービンの高温の排気は廃熱回収ボイラに送ら
れ、ここで蒸気が発生する。この廃熱回収ボイラで発生
する蒸気の条件が適正な圧力温度になると、再び蒸気タ
ービンに蒸気が送られ、蒸気タービンは出力発生12と
なる。これ以降は、蒸気タービン出力2aも次第に増加
し、定格出力達成13になり一連のコンバインドサイク
ル発電プラントの起動が終了する。
続け、定格回転数到達10に達する。ここで、ガスター
ビンの回転数は再び一旦保持されるため、燃料流量4は
一旦減少する。並列11に達すると、その後の出力2の
上昇のために燃料流量4は再び増加していく。コンバイ
ンドサイクル発電プラントの場合、良く知られているよ
うにガスタービンの高温の排気は廃熱回収ボイラに送ら
れ、ここで蒸気が発生する。この廃熱回収ボイラで発生
する蒸気の条件が適正な圧力温度になると、再び蒸気タ
ービンに蒸気が送られ、蒸気タービンは出力発生12と
なる。これ以降は、蒸気タービン出力2aも次第に増加
し、定格出力達成13になり一連のコンバインドサイク
ル発電プラントの起動が終了する。
【0031】図2は、図1に示す起動方法を実現するた
めに必要な系統を示すもので、図中符号23はコンバイ
ンドサイクル発電プラントのコンバインド軸系であり、
このコンバインド軸系23は、圧縮機14,ガスタービ
ン16,発電機17および蒸気タービン18を同軸に配
置して一軸型コンバインド軸系を構成している。
めに必要な系統を示すもので、図中符号23はコンバイ
ンドサイクル発電プラントのコンバインド軸系であり、
このコンバインド軸系23は、圧縮機14,ガスタービ
ン16,発電機17および蒸気タービン18を同軸に配
置して一軸型コンバインド軸系を構成している。
【0032】前記ガスタービン16は、燃焼器15に燃
料を投入して着火することにより駆動されるようになっ
ており、ガスタービン16の排気は、廃熱回収ボイラ1
9に送られるようになっている。
料を投入して着火することにより駆動されるようになっ
ており、ガスタービン16の排気は、廃熱回収ボイラ1
9に送られるようになっている。
【0033】一方、蒸気タービン18の排気は、復水器
20で水に戻された後、給水加熱器25,26で加熱さ
れるとともに、復水ポンプ27および給水ポンプ28で
昇圧されて廃熱回収ボイラ19に送られる。廃熱回収ボ
イラ19に給水された水は、ここで前記ガスタービン1
6の高温排気と熱交換されて適正な圧力・温度の蒸気と
なるようになっている。発生した蒸気は、主蒸気止め弁
22bおよび蒸気加減弁22cを有する主蒸気管22を
介して蒸気タービン18に送られてここで仕事をし、発
電機17を駆動させる。蒸気タービン18で仕事をした
蒸気は復水器20に送られる一方、主蒸気バイパス弁2
2aを介して復水器20に送られるようになっている。
20で水に戻された後、給水加熱器25,26で加熱さ
れるとともに、復水ポンプ27および給水ポンプ28で
昇圧されて廃熱回収ボイラ19に送られる。廃熱回収ボ
イラ19に給水された水は、ここで前記ガスタービン1
6の高温排気と熱交換されて適正な圧力・温度の蒸気と
なるようになっている。発生した蒸気は、主蒸気止め弁
22bおよび蒸気加減弁22cを有する主蒸気管22を
介して蒸気タービン18に送られてここで仕事をし、発
電機17を駆動させる。蒸気タービン18で仕事をした
蒸気は復水器20に送られる一方、主蒸気バイパス弁2
2aを介して復水器20に送られるようになっている。
【0034】ところで、前記コンバインド軸系23の起
動時には蒸気が必要となるが、コンバインド軸系23の
起動時には燃焼器15は着火されておらず、ガスタービ
ン排気の温度が低いため蒸気は発生しない。このため本
実施例では、他のコンバインド軸系24で発生した蒸気
を利用するか、あるいは別置きの補助ボイラ21で発生
した蒸気を、補助蒸気ヘッダ21aおよび補助蒸気隔離
弁21bを介し供給して利用するようになっている。ま
た、図1に示すコンバインドサイクル発電プラントの燃
焼器15の着火8以降は、燃料流量4が増加するに従っ
て蒸気加減弁22cを絞り、逆に主蒸気バイパス弁22
aを開け余剰蒸気を復水器20に流しながら、蒸気ター
ビン18に入る蒸気流量3を減少させていくようになっ
ている。
動時には蒸気が必要となるが、コンバインド軸系23の
起動時には燃焼器15は着火されておらず、ガスタービ
ン排気の温度が低いため蒸気は発生しない。このため本
実施例では、他のコンバインド軸系24で発生した蒸気
を利用するか、あるいは別置きの補助ボイラ21で発生
した蒸気を、補助蒸気ヘッダ21aおよび補助蒸気隔離
弁21bを介し供給して利用するようになっている。ま
た、図1に示すコンバインドサイクル発電プラントの燃
焼器15の着火8以降は、燃料流量4が増加するに従っ
て蒸気加減弁22cを絞り、逆に主蒸気バイパス弁22
aを開け余剰蒸気を復水器20に流しながら、蒸気ター
ビン18に入る蒸気流量3を減少させていくようになっ
ている。
【0035】以上の構成において、コンバインド軸系2
3は、その起動および回転上昇に際し、他のコンバイン
ド軸系24で発生した蒸気あるいは補助蒸気ボイラ21
で発生した蒸気を蒸気タービン18に送り、蒸気力によ
り回転上昇が行なわれる。
3は、その起動および回転上昇に際し、他のコンバイン
ド軸系24で発生した蒸気あるいは補助蒸気ボイラ21
で発生した蒸気を蒸気タービン18に送り、蒸気力によ
り回転上昇が行なわれる。
【0036】したがって、蒸気力による起動の場合に
は、回転上昇のトルク変動が殆どないため、図3に符号
1bで示すように、滑かな回転上昇曲線が得られる。図
4は、コンバインド軸系23の回転部を立体的に見たも
のであるが、従来は発電機17を使ってパルス出力によ
る起動を行なうため、軸系全体にトルク変動が生じる。
ところが本実施例では、蒸気タービン18による起動で
あるため、トルク変動を最小限にすることができる。
は、回転上昇のトルク変動が殆どないため、図3に符号
1bで示すように、滑かな回転上昇曲線が得られる。図
4は、コンバインド軸系23の回転部を立体的に見たも
のであるが、従来は発電機17を使ってパルス出力によ
る起動を行なうため、軸系全体にトルク変動が生じる。
ところが本実施例では、蒸気タービン18による起動で
あるため、トルク変動を最小限にすることができる。
【0037】次に、このトルク変動あるいは回転数変動
を取り除くことが、構成機器の信頼性にどのような影響
を及ぼすかにつき、図5〜図7を参照して説明する。
を取り除くことが、構成機器の信頼性にどのような影響
を及ぼすかにつき、図5〜図7を参照して説明する。
【0038】蒸気タービンの最終段27や圧縮機の第1
段は、いわゆる長翼となっている。このような長翼は、
固有振動数が低く振動モードも複雑となる。また、蒸気
タービンの最終段27に限らず動翼は、ロータ29もし
くはディスクに植込み部28を介して組み付けられた構
造となっており、接触部28aが存在する。特に、最終
段27のような長翼の場合は、定格回転中に作用する遠
心力31が非常に大きいので、これらの接触部28aの
面圧は、遠心力31が作用する定格回転中に適正な値に
なるよう設計されている。このため、低速回転中は必ず
しも剛に連結されていない。例えば、図6は回転数が低
く遠心力31が小さい状態を示したものであるが、この
ときは、翼フック28cの上側に間隙28bがあるか、
あるいは接触していたとしても面圧は小さい接触状態に
ある。
段は、いわゆる長翼となっている。このような長翼は、
固有振動数が低く振動モードも複雑となる。また、蒸気
タービンの最終段27に限らず動翼は、ロータ29もし
くはディスクに植込み部28を介して組み付けられた構
造となっており、接触部28aが存在する。特に、最終
段27のような長翼の場合は、定格回転中に作用する遠
心力31が非常に大きいので、これらの接触部28aの
面圧は、遠心力31が作用する定格回転中に適正な値に
なるよう設計されている。このため、低速回転中は必ず
しも剛に連結されていない。例えば、図6は回転数が低
く遠心力31が小さい状態を示したものであるが、この
ときは、翼フック28cの上側に間隙28bがあるか、
あるいは接触していたとしても面圧は小さい接触状態に
ある。
【0039】また、図7は翼先端部の連結構造の一例と
して、スナッバ30と呼ばれる接触部30aを有する連
結構造を示す。本連結構造は、複数枚の動翼を連結して
翼群を構成し、回転中に回転振動減衰機能を持たせるよ
うにしたものであるが、この接触部30aも、翼の回転
上昇に伴う捩れにより面圧を確保する構造であるため、
低回転数領域では、間隙が存在したり、あるいは面圧が
小さい接触状態となっている。
して、スナッバ30と呼ばれる接触部30aを有する連
結構造を示す。本連結構造は、複数枚の動翼を連結して
翼群を構成し、回転中に回転振動減衰機能を持たせるよ
うにしたものであるが、この接触部30aも、翼の回転
上昇に伴う捩れにより面圧を確保する構造であるため、
低回転数領域では、間隙が存在したり、あるいは面圧が
小さい接触状態となっている。
【0040】このような翼の各部位で接触部の面圧が小
さい状態でトルクや回転数の変動があると、動翼、特に
長翼はロータやディスクと剛に結合されていないため振
幅が大きくなり、なおかつ、面圧の小さな接触部は互い
の相対運動が大きくなり、フレッティングなどの重大な
翼損傷の原因となる可能性がある。また長翼は、固有振
動数も低く振動応力も大きくなるので、回転数の変動に
伴う振動応力も大きくなる傾向がある。
さい状態でトルクや回転数の変動があると、動翼、特に
長翼はロータやディスクと剛に結合されていないため振
幅が大きくなり、なおかつ、面圧の小さな接触部は互い
の相対運動が大きくなり、フレッティングなどの重大な
翼損傷の原因となる可能性がある。また長翼は、固有振
動数も低く振動応力も大きくなるので、回転数の変動に
伴う振動応力も大きくなる傾向がある。
【0041】ところが本実施例においては、蒸気力によ
る滑かな起動方法を持っているため、トルクや回転数の
変動が最小限に抑制され、前述のような損傷の発生を防
止することができる。なお、このような接触部は、発電
機の楔構造(図示せず)にも存在している。そして、遠
心力の小さい状態で回転数の変動が好ましくない点では
同様であり、発電機の信頼性向上に対しても効果があ
る。
る滑かな起動方法を持っているため、トルクや回転数の
変動が最小限に抑制され、前述のような損傷の発生を防
止することができる。なお、このような接触部は、発電
機の楔構造(図示せず)にも存在している。そして、遠
心力の小さい状態で回転数の変動が好ましくない点では
同様であり、発電機の信頼性向上に対しても効果があ
る。
【0042】図8は、本発明の第2実施例を示すもの
で、動翼の植込み部やスナッバ部等の組立部に充分な面
圧が確保されないパージ回転数以下の低回転数領域にお
いては、蒸気力により起動回転上昇を行なうとともに、
回転数が高くなって面圧が確保されるパージ回転数から
自立回転数までの高回転数領域においては、蒸気力と発
電機からの起動パルスを併用して回転上昇を行なうよう
にしたものである。
で、動翼の植込み部やスナッバ部等の組立部に充分な面
圧が確保されないパージ回転数以下の低回転数領域にお
いては、蒸気力により起動回転上昇を行なうとともに、
回転数が高くなって面圧が確保されるパージ回転数から
自立回転数までの高回転数領域においては、蒸気力と発
電機からの起動パルスを併用して回転上昇を行なうよう
にしたものである。
【0043】すなわち、パージ回転数以下の起動初期の
段階では、図8に示すように、蒸気流量3を使用して蒸
気タービンによる起動を行なう。これにより、機器の信
頼性を向上させることができる。
段階では、図8に示すように、蒸気流量3を使用して蒸
気タービンによる起動を行なう。これにより、機器の信
頼性を向上させることができる。
【0044】その後、回転数が高くなって遠心力が大き
くなると、接触部の面圧が充分に大きくなり、パルスで
の起動を行なっても信頼性を損うおそれがなくなる。そ
こで、パージ運転の終了後、燃焼器の着火8以降は、発
電機25からの起動パルス25を加えてこれも併用しな
がら、回転上昇を自立回転数到達9まで継続する。
くなると、接触部の面圧が充分に大きくなり、パルスで
の起動を行なっても信頼性を損うおそれがなくなる。そ
こで、パージ運転の終了後、燃焼器の着火8以降は、発
電機25からの起動パルス25を加えてこれも併用しな
がら、回転上昇を自立回転数到達9まで継続する。
【0045】しかして、本実施例によっても前記実施例
と同様の効果が期待できるとともに、起動パルスの併用
により、より安定した回転上昇が可能となる。
と同様の効果が期待できるとともに、起動パルスの併用
により、より安定した回転上昇が可能となる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、コンバイ
ンド軸系の起動および回転上昇に際し、自立回転数まで
蒸気力により回転上昇させるようにしているので、低回
転数領域で、起動モータを用いることなく、滑かな回転
上昇を行なうことができ、機器の損傷を防止して信頼性
を向上させることができる。
ンド軸系の起動および回転上昇に際し、自立回転数まで
蒸気力により回転上昇させるようにしているので、低回
転数領域で、起動モータを用いることなく、滑かな回転
上昇を行なうことができ、機器の損傷を防止して信頼性
を向上させることができる。
【0047】本発明はまた、パージ回転数以下の低回転
数領域においては、蒸気力により起動回転上昇を行な
い、またパージ回転数から自立回転数までの高回転数領
域においては、発電機からの起動パルスにより回転上昇
を行なうようにしているので、低回転数領域でも滑かな
回転上昇を行なうことができ、しかも回転上昇を安定さ
せることができる。
数領域においては、蒸気力により起動回転上昇を行な
い、またパージ回転数から自立回転数までの高回転数領
域においては、発電機からの起動パルスにより回転上昇
を行なうようにしているので、低回転数領域でも滑かな
回転上昇を行なうことができ、しかも回転上昇を安定さ
せることができる。
【0048】本発明はまた、蒸気タービンを駆動するた
めの蒸気を、他のコンバインド軸系から供給するように
しているので、蒸気の入手が容易である。
めの蒸気を、他のコンバインド軸系から供給するように
しているので、蒸気の入手が容易である。
【0049】本発明さらに、蒸気タービンを駆動するた
めの蒸気を、補助ボイラから供給するようにしているの
で、他のコンバインド軸系が稼動していない場合であっ
ても、蒸気を確保することができる。
めの蒸気を、補助ボイラから供給するようにしているの
で、他のコンバインド軸系が稼動していない場合であっ
ても、蒸気を確保することができる。
【図1】本発明の第1実施例に係るコンバインド軸系の
起動方法を示すグラフ。
起動方法を示すグラフ。
【図2】図1の起動方法を実施するためのコンバインド
サイクル発電プラントの構成を示す系統図。
サイクル発電プラントの構成を示す系統図。
【図3】図1の起動方法を実施した場合の回転上昇曲線
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図4】コンバインド軸系に加わるトルク変動を示す説
明図。
明図。
【図5】蒸気タービンの代表的な最終段の翼構造を示す
説明図。
説明図。
【図6】蒸気タービンの最終段の翼植込み部の構造を示
す説明図。
す説明図。
【図7】蒸気タービンの最終段の翼先端の接触部を示す
図5のVII −VII 線矢視図。
図5のVII −VII 線矢視図。
【図8】本発明に係るコンバインド軸系の起動方法の第
2実施例を示す図1の相当図。
2実施例を示す図1の相当図。
【図9】従来のコンバインド軸系の起動方法を示すグラ
フ。
フ。
【図10】従来のコンバインド軸系の起動方法を実施し
た場合の回転上昇曲線を示すグラフ。
た場合の回転上昇曲線を示すグラフ。
1 回転数 2 出力 2a 蒸気タービン出力 3 蒸気量 4 燃料流量 5 起動 6 パージ開始 7 パージ終了 8 着火 9 自立回転数到達 14 圧縮機 15 燃焼器 16 ガスタービン 17 発電機 18 蒸気タービン 19 廃熱回収ボイラ 21 補助蒸気ボイラ 23 コンバインド軸系 24 他のコンバインド軸系
Claims (4)
- 【請求項1】 コンバインドサイクル発電プラントの圧
縮機,ガスタービン,蒸気タービンおよび発電機が同軸
に配置されるコンバインド軸系の起動方法において、そ
の起動および回転上昇に際し、蒸気タービンに蒸気を送
り、自立回転数まで蒸気力により回転上昇させることを
特徴とするコンバインド軸系の起動方法。 - 【請求項2】 コンバインドサイクル発電プラントの圧
縮機,ガスタービン,蒸気タービンおよび発電機が同軸
に配置されるコンバインド軸系の起動方法において、動
翼の植込み部やスナッバ部等の組立部に充分な面圧が確
保されないパージ回転数以下の低回転数領域において
は、蒸気タービンに蒸気を送り蒸気力により起動回転上
昇を行ない、回転数が高くなって面圧が確保される回転
数から自立回転数までの高回転数領域においては、発電
機から起動パルスを送って回転上昇を行なうことを特徴
とするコンバインド軸系の起動方法。 - 【請求項3】 蒸気タービンを駆動するための蒸気を、
他のコンバインド軸系から供給することを特徴とする請
求項1または2記載のコンバインド軸系の起動方法。 - 【請求項4】 蒸気タービンを駆動するための蒸気を、
補助ボイラから供給することを特徴とする請求項1また
は2記載のコンバインド軸系の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22196194A JPH0886227A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | コンバインド軸系の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22196194A JPH0886227A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | コンバインド軸系の起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886227A true JPH0886227A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16774875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22196194A Pending JPH0886227A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | コンバインド軸系の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886227A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000080905A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-03-21 | Jgc Corp | コンバインドサイクル発電システム |
| EP2216593A1 (de) * | 2008-10-13 | 2010-08-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Überwachen des Belüftens eines Kamins oder eines Abhitzdampferzeugers |
| EP2423462A2 (en) | 2009-05-08 | 2012-02-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single shaft combined cycle power plant start-up method and single shaft combined cycle power plant |
| KR101864706B1 (ko) * | 2014-02-20 | 2018-06-07 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 요구된 차동각으로 증기 터빈과 가스 터빈을 결합하기 위한 방법 |
| WO2025202459A1 (en) * | 2024-03-29 | 2025-10-02 | Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. | Methods for start-up operations of gas turbines with highly-reactive fuels |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP22196194A patent/JPH0886227A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000080905A (ja) * | 1998-07-03 | 2000-03-21 | Jgc Corp | コンバインドサイクル発電システム |
| EP2216593A1 (de) * | 2008-10-13 | 2010-08-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Überwachen des Belüftens eines Kamins oder eines Abhitzdampferzeugers |
| WO2010043609A3 (de) * | 2008-10-13 | 2012-02-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum überwachen des belüftens eines kamins oder eines abhitzedampferzeugers |
| EP2423462A2 (en) | 2009-05-08 | 2012-02-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single shaft combined cycle power plant start-up method and single shaft combined cycle power plant |
| EP2423462A3 (en) * | 2009-05-08 | 2014-01-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single shaft combined cycle power plant start-up method and single shaft combined cycle power plant |
| US8739509B2 (en) | 2009-05-08 | 2014-06-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single shaft combined cycle power plant start-up method and single shaft combined cycle power plant |
| KR101864706B1 (ko) * | 2014-02-20 | 2018-06-07 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 요구된 차동각으로 증기 터빈과 가스 터빈을 결합하기 위한 방법 |
| WO2025202459A1 (en) * | 2024-03-29 | 2025-10-02 | Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. | Methods for start-up operations of gas turbines with highly-reactive fuels |
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