KR20170101954A - 가스 터빈의 냉각 계통, 이것을 구비하고 있는 가스 터빈 설비, 및 가스 터빈의 부품 냉각 방법 - Google Patents

가스 터빈의 냉각 계통, 이것을 구비하고 있는 가스 터빈 설비, 및 가스 터빈의 부품 냉각 방법

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KR20170101954A
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Abstract

냉각 계통(60)은, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 고압 압축 공기(A1)를 추기하고 제 1 고온 부품(44a)으로 이송하는 고압 추기 라인(61)과, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 저압 압축 공기(A2)를 추기하고 제 2 고온 부품(54b)으로 이송하는 저압 추기 라인(64)과, 저압 추기 라인(64)에 마련되어 있는 오리피스(65)와, 고압 추기 라인(61)과 저압 추기 라인(64)을 접속하는 접속 라인(66)과, 접속 라인(66)에 마련되어 있는 제 1 밸브(67)와, 접속 라인(66)과 저압 추기 라인(64)을 접속하는 바이패스 라인(68)과, 바이패스 라인(68)에 마련되어 있는 제 2 밸브(69)를 구비한다.

Description

가스 터빈의 냉각 계통, 이것을 구비하고 있는 가스 터빈 설비, 및 가스 터빈의 부품 냉각 방법
본 발명은 가스 터빈의 고온 부품을 냉각하는 가스 터빈의 냉각 계통, 이것을 구비하고 있는 가스 터빈 설비, 및 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 관한 것이다.
본원은 2015년 1월 30일자로 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2015-016717 호에 근거하여 우선권을 주장하며, 이 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈은 대기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와, 이 압축 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있다. 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서, 고온의 연소 가스에 접하는 고온 부품은, 그 내구성을 높이기 위해서, 어떠한 방법으로 냉각할 필요가 있다. 고온 부품으로서는, 예를 들면, 터빈의 정익이나 동익 등이 있다.
이하의 특허문헌 1에는, 가스 터빈의 고온 부품을 압축기로부터의 추기한 공기로 냉각하는 냉각 계통이 개시되어 있다. 이 냉각 계통은 공기를 터빈 로터의 동익으로 이송하는 로터 냉각 공기 라인(고압 추기 라인)과, 공기를 터빈의 정익으로 이송하는 정익 냉각 공기 라인(저압 추기 라인)과, 로터 냉각 공기 라인과 정익 냉각 공기 라인을 접속하는 연통 라인(접속 라인)을 구비하고 있다. 로터 냉각 공기 라인은 압축기의 제 1 추기 위치로부터 공기를 추기하고, 이 공기를 고온 부품 중 하나인 터빈 로터의 동익으로 이송한다. 정익 냉각 공기 라인은 제 1 추기 위치로부터 추기되는 공기보다 저압의 공기를 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하고, 이 공기를 터빈의 정익으로 이송한다. 로터 냉각 공기 라인 중에서 연통 라인과의 접속 위치보다 제 1 추기 위치측에는, 이곳을 통과하는 공기를 냉각하는 냉각기가 마련되어 있다. 정익 냉각 공기 라인 중에서 연통 라인과의 접속 위치보다 정익측에는, 이곳을 흐르는 공기 유량을 조절하는 제어 밸브가 마련되어 있다. 연통 라인에는, 이곳을 흐르는 공기 유량을 조절하는 제어 밸브가 마련되어 있다.
이 냉각 계통에서는, 연통 라인 내에 마련되어 있는 제어 밸브를 개방하는 것에 의해, 제 1 추기 위치로부터 추기되고 냉각기에서 냉각된 고압의 공기를 정익 냉각 공기 라인으로 흘릴 수 있다.
일본 특허 공개 제 2010-038071 호 공보(도 11)
본 발명은 냉각 공기를 고온 부품에 적절히 공급할 수 있는 가스 터빈의 냉각 계통, 및 이것을 구비하고 있는 가스 터빈 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 1 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있는 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 압축기의 제 1 추기 위치로부터 공기를 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하는 제 1 고온 부품에, 상기 제 1 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 고압 추기 라인과, 상기 고압 추기 라인을 통과하는 공기를 냉각하는 냉각기와, 상기 제 1 추기 위치로부터 추기되는 공기보다 저압의 공기를 상기 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하며 또한 상기 제 1 고온 부품보다 저압 환경하에 배치되어 있는 제 2 고온 부품에, 상기 제 2 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 저압 추기 라인과, 상기 저압 추기 라인을 흐르는 공기의 유량을 제한하면서, 상기 저압 추기 라인을 흐르는 공기의 최저 유량을 확보하는 최저 유량 확보기와, 상기 고압 추기 라인 중에서 상기 냉각기보다 상기 제 1 고온 부품측의 위치와, 상기 저압 추기 라인 중에서 상기 최저 유량 확보기보다 상기 제 2 추기 위치측의 위치를 접속하는 접속 라인과, 상기 접속 라인에 마련되어 있는 제 1 밸브와, 상기 접속 라인 중에서 상기 제 1 밸브보다 상기 저압 추기 라인측의 위치와, 상기 저압 추기 라인 중에서 상기 최저 유량 확보기보다 상기 제 2 고온 부품측의 위치를 접속하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인에 마련되어 있는 제 2 밸브를 구비하고 있다.
당해 냉각 계통에서는, 제 1 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 제 1 추기 위치로부터 추기되고 냉각기에서 냉각된 공기를, 접속 라인을 거쳐서 저압 추기 라인에 흘릴 수 있다. 이 때문에, 당해 냉각 계통에서는, 저압 추기 라인 내에 냉각기를 마련하지 않아도, 제 2 고온 부품을 냉각하기 위한 냉각 공기의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 당해 냉각 계통에서는, 제 2 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 최저 유량 확보기에 의해 유량이 제한되는 저압 추기 라인 뿐만 아니라, 바이패스 라인을 지나 제 2 고온 부품에 냉각 공기를 공급할 수 있다. 이 때문에, 당해 냉각 계통에서는, 제 2 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 제 2 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 당해 냉각 계통에서는, 제 2 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 온도 및 유량을 조절할 수 있다.
또한, 당해 냉각 계통에서는, 제 1 밸브 및 제 2 밸브 모두가 폐쇄된 상태에서 고장나도, 저압 추기 라인 내의 최저 유량 확보기를 거쳐서, 제 2 추기 위치로부터의 저압 압축 공기를 냉각 공기로 하여 제 2 고온 부품에 공급할 수 있다. 이 때문에, 당해 냉각 계통에서는, 제 1 밸브 및 제 2 밸브의 모두가 폐쇄된 상태에서 고장나도, 제 2 고온 부품이 즉시 열손상되어 버리는 것을 회피할 수 있다. 게다가, 당해 냉각 계통에서는, 제 1 밸브 및 제 2 밸브의 모두가 폐쇄된 상태에서 고장나도, 저압 추기 라인을 흐르는 저압 압축 공기의 유량이 최저 유량 확보기에 의해 제한되기 때문에, 압축기로부터의 추기량의 증가를 억제할 수 있어서, 결과적으로 가스 터빈 출력의 저하를 억제할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 2 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 1 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 1 제어부와, 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 2 제어부를 구비하고, 상기 제 1 제어부는, 상기 압축기가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도와, 가스 터빈 출력 또는 상기 가스 터빈 출력에 상관하는 값인 출력 상관 값 중, 적어도 한쪽의 파라미터 값에 근거하여 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하고, 상기 제 2 제어부는 상기 파라미터 값에 근거하여 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어한다.
제 2 추기 위치로부터 추기되는 저압 압축 공기의 온도나 유량은 출력 상관 값의 변화에 따라서 변화한다. 또한, 제 2 추기 위치로부터 추기되는 저압 압축 공기의 온도나 유량은 흡기 온도의 변화에 따라서도 변화한다. 이 때문에, 출력 상관 값과 흡기 온도 중, 적어도 한쪽의 파라미터에 근거하여, 각 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 제 2 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 온도 및 유량을 적절한 값으로 조절할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 3 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있는 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 압축기의 제 1 추기 위치로부터 공기를 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하는 제 1 고온 부품에, 상기 제 1 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 고압 추기 라인과, 상기 고압 추기 라인을 통과하는 공기를 냉각하는 냉각기와, 상기 제 1 추기 위치로부터 추기되는 공기보다 저압의 공기를 상기 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하며 또한 상기 제 1 고온 부품보다 저압 환경하에 배치되어 있는 제 2 고온 부품에, 상기 제 2 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 저압 추기 라인과, 상기 고압 추기 라인 중에서 상기 냉각기보다 상기 제 1 고온 부품측의 위치와, 상기 저압 추기 라인을 접속하는 접속 라인과, 상기 접속 라인에 마련되어 있는 제 1 밸브와, 상기 고온 추기 라인 중에서, 상기 접속 라인과의 접속 위치보다 상기 제 1 고온 부품측의 위치에 마련되어 있는 제 2 밸브와, 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 1 제어부와, 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 2 제어부를 구비하고, 상기 제 1 제어부는, 상기 압축기가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도와, 가스 터빈 출력 또는 상기 가스 터빈 출력에 상관하는 값인 출력 상관 값 중, 적어도 한쪽의 파라미터 값에 근거하여 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하고, 상기 제 2 제어부는 상기 파라미터 값에 근거하여 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어한다.
당해 냉각 계통에서도, 제 1 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 제 1 추기 위치로부터 추기되고 냉각기에서 냉각된 공기를 접속 라인을 거쳐서 저압 추기 라인에 흘릴 수 있다. 이 때문에, 당해 냉각 계통에서는, 저압 추기 라인 내에 냉각기를 마련하지 않아도, 제 2 고온 부품을 냉각하기 위한 냉각 공기의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 당해 냉각 계통에서는, 제 2 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 제 2 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 당해 냉각 계통에서도, 제 2 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 온도 및 유량을 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 2 추기 위치로부터 추기되는 저압 압축 공기의 온도나 유량은 출력 상관 값의 변화에 따라서 변화한다. 또한, 제 2 추기 위치로부터 추기되는 저압 압축 공기의 온도나 유량은 흡기 온도의 변화에 따라서도 변화한다. 이 때문에, 당해 냉각 계통에서도, 출력 상관 값과 흡기 온도 중, 적어도 한쪽의 파라미터에 근거하여, 각 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 제 2 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 온도 및 유량을 적절한 값으로 조절할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 4 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 2 또는 제 3 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며, 상기 제 1 제어부는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 5 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 4 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 고온 부품의 근방에 있어서의 온도를 받아, 상기 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면, 개방된 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 6 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 2 내지 제 5 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며, 상기 제 1 제어부는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이상이 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 7 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 2 내지 제 5 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며, 상기 제 1 제어부는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 당해 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 8 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 2 내지 제 7 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며, 상기 제 2 제어부는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이하가 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 9 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 8 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 제 2 제어부는, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도인 제 1 온도와 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 사이의 온도가 되면, 상기 흡기 온도의 변화에 관계없이, 일정한 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하고, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이하의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 10 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 8 또는 제 9 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 제 2 제어부는, 상기 제 2 고온 부품의 근방에 있어서의 온도를 받고 상기 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면, 개방된 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 11 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 2 내지 제 10 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며, 상기 제 2 제어부는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 12 태양으로서의 가스 터빈의 냉각 계통은, 제 1 내지 제 11 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서, 상기 저압 추기 라인은 상기 제 2 고온 부품으로서의 상기 터빈의 정익에 접속되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 13 태양으로서의 가스 터빈 설비는, 제 1 내지 제 12 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 냉각 계통과, 상기 가스 터빈을 구비하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 14 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있는 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 압축기의 제 1 추기 위치로부터의 공기를 제 1 공기로 하여 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하는 제 1 고온 부품에, 상기 제 1 공기를 이송하는 고압 추기 공정과, 상기 고압 추기 공정에서 상기 제 1 고온 부품으로 이송되는 상기 제 1 공기를 냉각하는 냉각 공정과, 상기 제 1 공기보다 저압의 제 2 공기를 상기 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하며 또한 상기 제 1 고온 부품보다 저압 환경하에 배치되어 있는 제 2 고온 부품에, 상기 제 2 공기를 이송하는 저압 추기 공정과, 상기 제 2 고온 부품으로 이송되는 상기 제 2 공기 중에, 상기 냉각 공정에서 냉각된 상기 제 1 공기를 혼입시키는 혼입 공정과, 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 상기 제 2 공기 중에 혼입시키는 상기 제 1 공기의 유량을 제어하는 제 1 제어 공정과, 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 상기 제 1 제어 공정에 의해 유량 제어되고 상기 제 2 공기 중에 혼입되는 또는 혼입된 상기 제 1 공기와, 상기 제 2 공기를 합친 공기인 부품 유입 공기의 유량을 제어하는 제 2 제어 공정을 실행하고, 상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 압축기가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도와, 가스 터빈 출력 또는 상기 가스 터빈 출력에 상관하는 값인 출력 상관 값 중 적어도 한쪽의 파라미터 값에 근거하여, 상기 제 2 공기 중에 혼입시키는 상기 제 1 공기의 유량을 제어하고, 상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 파라미터 값에 근거하여, 상기 부품 유입 공기의 유량을 제어한다.
당해 부품 냉각 방법에서는, 제 1 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 제 1 추기 위치로부터 추기되고 냉각기에서 냉각된 공기를 제 2 고온 부품으로 이송되는 제 2 공기 중에 혼입시킬 수 있다. 이 때문에, 당해 부품 냉각 방법에서는, 제 2 공기를 냉각하기 위해서 냉각기를 마련하지 않아도, 제 2 고온 부품을 냉각하기 위한 냉각 공기의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 당해 부품 냉각 방법에서는, 제 2 밸브의 개폐를 제어하는 것에 의해, 제 2 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 당해 부품 냉각 방법에서는, 제 2 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 온도 및 유량을 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 2 추기 위치로부터 추기되는 저압 압축 공기의 온도나 유량은 출력 상관 값의 변화에 따라서 변화한다. 또한, 제 2 추기 위치로부터 추기되는 저압 압축 공기의 온도나 유량은 흡기 온도의 변화에 따라서도 변화한다. 이 때문에, 당해 부품 냉각 방법에서도, 출력 상관 값과 흡기 온도 중 적어도 한쪽의 파라미터에 근거하여, 각 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 제 2 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 온도 및 유량을 적절한 값으로 조절할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 15 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 제 14 태양의 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며, 상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 16 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 제 15 태양의 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며, 상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이상이 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 17 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 제 15 태양의 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며, 상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 당해 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 18 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 제 15 내지 제 17 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며, 상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이하가 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 19 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 제 18 태양의 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도인 제 1 온도와 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 사이의 온도가 되면, 상기 흡기 온도의 변화에 상관없이 일정한 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하고, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이하의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 제 20 태양으로서의 가스 터빈의 부품 냉각 방법은, 제 15 내지 제 19 태양 중 어느 하나의 태양의 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서, 상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며, 상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력한다.
본 발명의 일 태양에서는, 냉각 공기를 고온 부품에 적절히 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 가스 터빈 설비의 전체 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 요부 단면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 Ⅲ부 상세도이다.
도 4는 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 제 1 밸브의 밸브 개방도와, IGV 개방도와, 가스 터빈 출력과, 흡기 온도의 관계를 나타낸다. 도 5의 (A)는 가스 터빈 출력과 제 1 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (B)는 가스 터빈 출력과 IGV 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (C)는 흡기 온도와 가스 터빈 출력이 고출력시의 제 1 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 제 2 밸브의 밸브 개방도와, IGV 개방도와, 가스 터빈 출력과, 흡기 온도의 관계를 나타낸다. 도 6의 (A)는 가스 터빈 출력과 제 2 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이이다. 도 6의 (B)는 가스 터빈 출력과 IGV 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (C)는 흡기 온도와 가스 터빈 출력이 고출력시의 제 2 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (D)는 흡기 온도와 가스 터빈 출력이 저출력시의 제 2 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 가스 터빈에 있어서의 축 방향의 각 위치에서의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 가스 터빈의 각종 운전 상황마다의 제 1 밸브 및 제 2 밸브의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 본 발명에 관한 제 1 실시형태에 있어서의 부품 냉각 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 관한 제 2 실시형태에 있어서의 가스 터빈 설비의 전체 구성을 도시하는 모식도이다.
도 11은 본 발명에 관한 제 2 실시형태에 있어서의 제 1 밸브의 밸브 개방도와, IGV 개방도와, 가스 터빈 출력과, 흡기 온도의 관계를 나타낸다. 도 11의 (A)는 가스 터빈 출력과 제 1 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11의 (B)는 가스 터빈 출력과 IGV 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11의 (C)는 흡기 온도와 가스 터빈 출력이 고출력시의 제 1 밸브의 밸브 개방도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명에 관한 제 2 실시형태에 있어서의 제 2 밸브의 밸브 개방도와, IGV 개방도와, 가스 터빈 출력과, 흡기 온도의 관계를 나타낸다. 도 12의 (A)는 가스 터빈 출력과 제 2 밸브의 밸브 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12의 (B)는 가스 터빈 출력과 IGV 개방도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12의 (C)는 흡기 온도와 가스 터빈 출력이 고출력시의 제 2 밸브의 밸브 개방도와의 관계를 나타내는 그래프이이다. 도 12의 (D)는 흡기 온도와 가스 터빈 출력이 저출력시의 제 2 밸브의 밸브 개방도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 관한 각종 실시형태, 및 그 각종 변형예에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[제 1 실시형태]
본 발명에 관한 가스 터빈 설비의 제 1 실시형태에 대해, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 설비는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(1)과, 가스 터빈(1)을 구성하는 부품을 냉각하는 냉각 계통(60)과, 제어 장치(100)를 구비하고 있다. 가스 터빈(1)은 공기를 압축하는 압축기(10)와, 압축기(10)에서 압축된 공기 중에서 연료(F)를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기(30)와, 연소 가스에 의해 구동되는 터빈(40)을 구비하고 있다.
압축기(10)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 압축기 로터(11)와, 압축기 로터(11)를 덮는 압축기 차실(18)과, 복수의 정익열(14)과, 압축기 차실(18) 내로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 IGV(inlet guide vane)(21)를 구비한다. 또한, 이하에서는, 축선(Ar)이 연장되는 방향을 축 방향(Da), 이 축 방향(Da)의 한쪽측을 상류측(Dau), 다른쪽측을 하류측(Dad)으로 한다. 이 상류측(Dau)은 압축기(10) 내의 공기의 흐름의 상류측(Dau)인 동시에 터빈(40) 내의 연소 가스의 흐름의 상류측(Dau)이기도 하다. 이 하류측(Dad)은 압축기(10) 내의 공기의 흐름의 하류측(Dad)인 동시에, 터빈(40) 내의 연소 가스의 흐름의 하류측(Dad)이기도 하다. 또한, 이 축선(Ar)을 중심으로 한 둘레 방향을 간단히 둘레 방향(Dc)으로 하고, 축선(Ar)에 대하여 수직인 방향을 직경 방향(Dr)으로 한다. 압축기 로터(11)는 그 축선(Ar)을 중심으로 하여 축 방향(Da)으로 연장되는 로터 축(12)과, 이 로터 축(12)에 장착되어 있는 복수의 동익열(13)을 구비한다. 복수의 동익열(13)은 축 방향(Da)으로 나열되어 있다. 각 동익열(13)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 동익으로 구성되어 있다. 복수의 동익열(13)의 각 하류측(Dad)에는, 정익열(14)이 배치되어 있다. 각 정익열(14)은 압축기 차실(18)의 내측에 마련되어 있다. 각 정익열(14)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 정익으로 구성되어 있다. 로터 축(12)의 직경 방향 외주측과 압축기 차실(18)의 직경 방향 내주측과의 사이에 있어서, 축 방향(Da)에서 정익열(14) 및 동익열(13)이 배치되어 있는 영역의 환상의 공간은 공기가 흐르면서 압축되는 공기 압축 유로(19)를 이룬다. 즉, 이 압축기(10)는 축류 다단 압축기이다. 연소기(30)는 압축기 차실(18) 중에서 공기 압축 유로(19)가 형성되어 있는 위치보다 하류측(Dad)의 위치에 수납 고정되어 있다.
IGV(21)는 복수의 가동 날개(22)와, 복수의 가동 날개(22)의 각도를 변경하는 구동기(23)를 구비한다. 복수의 가동 날개(22)는 복수의 동익열(13) 중에서 가장 상류측(Dau)의 동익열보다 상류측(Dau)에 배치되어 있다.
터빈(40)은 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(41)와, 터빈 로터(41)를 덮는 터빈 차실(48)과, 복수의 정익열(53)을 구비한다. 터빈 로터(41)는 그 축선(Ar)을 중심으로 하여 축 방향(Da)으로 연장되는 로터 축(42)과, 이 로터 축(42)에 장착되어 있는 복수의 동익열(43)을 구비한다. 복수의 동익열(43)은 축 방향(Da)으로 나열되어 있다. 각 동익열(43)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 동익(44)으로 구성되어 있다. 복수의 동익열(43)의 각 상류측(Dau)에는, 정익열(53)이 배치되어 있다. 각 정익열(53)은 터빈 차실(48)의 내측에 마련되어 있다. 각 정익열(53)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 정익(54)으로 구성되어 있다. 로터 축(42)의 외주측과 터빈 차실(48)의 내주측의 사이에 있어서, 축 방향(Da)으로 정익열(53) 및 동익열(43)이 배치되어 있는 영역의 환상의 공간은 연소기(30)로부터의 연소 가스가 흐르는 연소 가스 유로(49)를 이룬다
정익(54)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 직경 방향(Dr)으로 연장되는 익체(55)와, 이 익체(55)의 직경 방향(Dr)의 내측에 마련되어 있는 내측 슈라우드(56)와, 이 내측 슈라우드(56)의 직경 방향(Dr)의 내측에 마련되어 있는 시일 부재(57)를 구비한다. 익체(55)의 직경 방향(Dr)의 외측의 부분은 터빈 차실(48)에 장착되어 있다. 내측 슈라우드(56)는 환상의 연소 가스 유로(49)의 직경 방향(Dr)의 내측의 일부를 구획형성하는 부재이다. 시일 부재(57)는 회전하는 터빈 로터(41)의 로터 축(42)과 간격을 두고 대향하고 있다. 내측 슈라우드(56)보다 직경 방향(Dr)의 내측으로서 시일 부재(57)와 터빈 로터(41)의 로터 축(42)의 사이는, 공간인 디스크 캐비티(59)를 형성하고 있다.
동익(44)은 직경 방향(Dr)으로 연장되는 익체(45)와, 이 익체(45)의 직경 방향(Dr)의 내측에 마련되어 있는 플랫폼(46)을 구비한다. 플랫폼(46)은 환상의 연소 가스 유로(49)의 직경 방향(Dr)의 내측의 일부를 구획형성하는 부재이다.
본 실시형태의 터빈(40)의 단수는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 4단이다. 이 때문에, 본 실시형태의 터빈(40)은, 정익열(53)로서, 제 1 정익열, 제 2 정익열, 제 3 정익열, 제 4 정익열이 있다. 또한, 본 실시형태의 터빈(40)은, 동익열(43)로서는, 제 1 동익열, 제 2 동익열, 제 3 동익열, 제 4 동익열이 있다.
연소기(30)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 고온 고압의 연소 가스(G)를 터빈(40)의 연소 가스 유로(49) 내로 이송하는 연소통(또는 미통)(31)과, 이 연소통(31) 내에 압축기(10)에서 압축된 공기와 함께 연료(F)를 분사하는 연료 분사기(32)를 구비한다. 연료 분사기(32)에는, 연료(F)가 흐르는 연료 라인(35)이 접속되어 있다. 이 연료 라인(35)에는, 연료 조절 밸브(36)가 마련되어 있다.
압축기 로터(11)와 터빈 로터(41)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 동일 축선(Ar) 상에 위치하며 서로 연결되어 가스 터빈 로터(2)를 이룬다. 이 가스 터빈 로터(2)에는, 예를 들면, 발전기(9)(도 1 참조)의 로터가 접속되어 있다. 또한, 압축기 차실(18)과 터빈 차실(48)은 서로 연결되어 가스 터빈 차실(5)을 이룬다. 또한, 가스 터빈 차실(5) 내에서 연소기(30)가 마련되어 있는 부분을 연소기 차실이라 말하고, 이 연소기 차실보다 상류측(Dau)의 차실을 압축기 차실이라 하는 경우도 있다. 그렇지만, 본원에서는, 이 연소기 차실을 포함하는 차실을 압축기 차실(18)로 한다.
냉각 계통(60)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 고압 추기 라인(61)과, 냉각기(62)와, 저압 추기 라인(64)과, 오리피스(65)와, 접속 라인(66)과, 제 1 밸브(67)와, 바이패스 라인(68)과, 제 2 밸브(69)를 구비하고 있다. 고압 추기 라인(61)은 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 공기를 추기하고 이 공기를 터빈 로터(41)로 이송한다. 냉각기(62)는 고압 추기 라인(61)을 통과하는 공기를 냉각한다. 저압 추기 라인(64)은 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기하고 이 공기를 터빈(40)의 정익(54)으로 이송한다. 오리피스(65)는 저압 추기 라인(64)을 흐르는 공기의 유량을 제한한다. 접속 라인(66)은 고압 추기 라인(61)과 저압 추기 라인(64)을 접속한다. 제 1 밸브(67)는 접속 라인(66)에 마련되어 있다. 바이패스 라인(68)은 접속 라인(66)과 저압 추기 라인(64)을 접속한다. 제 2 밸브(69)는 바이패스 라인(68)에 마련되어 있다.
고압 추기 라인(61)의 제1단은 압축기 차실(18) 중에서 연소기(30)를 수납하고 있는 부분의 위치에 접속되어 있다. 즉, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)는 압축기 차실(18) 중에서 연소기(30)를 수납하고 있는 부분의 위치이다. 이 압축기 차실(18) 중에서 연소기(30)를 수납하고 있는 부분에는, 압축기(10)의 공기 압축 유로(19)로부터 유출된 공기에서, 압축기 차실(18) 내에서 가장 높은 압력의 공기가 존재한다. 이 고압 추기 라인(61)의 제2단은 터빈 로터(41)의 로터 축(42) 내에서 제 1 동익열이 고정되어 있는 제1단 축부(42a)에 접속되어 있다. 이 제1단 축부(42a)에는, 고압 추기 라인(61)과 연통하는 냉각 통로(42c)가 형성되어 있다. 또한, 제 1 동익열을 구성하는 복수의 제1열 동익(44a)에는, 제1단 축부(42a)의 냉각 통로(42c)와 연통하는 냉각 통로(44c)가 형성되어 있다. 제1열 동익(44a)의 냉각 통로(44c)는 제1열 동익(44a)의 표면 중에서 연소 가스(G)와 접하는 부분에서 개구되어 있다. 이 때문에, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 추기된 고압 압축 공기(A1)는, 동익 냉각 공기(Am)로서, 고압 추기 라인(61), 제1단 축부(42a)에 형성되어 있는 냉각 통로(42c), 제1열 동익(44a)에 형성되어 있는 냉각 통로(44c)를 거쳐서, 연소 가스 유로(49) 내로 방출된다.
저압 추기 라인(64)의 제1단은 압축기 차실(18) 중에서 중간단의 위치에 접속되어 있다. 즉, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)는 압축기 차실(18) 중에서 중간단의 위치이다. 압축기 차실(18) 내의 중간단의 위치에 있어서의 공기의 압력은, 압축기 차실(18) 중에서 연소기(30)를 수납하고 있는 부분에 있어서의 공기의 압력보다 낮다. 이 저압 추기 라인(64)의 제2단은, 터빈 차실(48)을 거쳐서, 제 2 정익열을 구성하는 복수의 제2열 정익(54b)에 접속되어 있다. 제2열 정익(54b)에는, 저압 추기 라인(64)과 연통하는 냉각 통로(54c)가 형성되어 있다. 이 냉각 통로(54c)의 일부는 시일 부재(57)까지 연장되어 있다. 제2열 정익(54b)의 냉각 통로(54c)의 일부에는, 제2열 정익(54b)의 표면 중에서 연소 가스(G)와 접하는 부분에서 개구되어 있다. 시일 부재(57)까지 연장되어 있는 냉각 통로(54c)는 디스크 캐비티(59)에 연통되어 있다. 이 때문에, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)의 일부는, 정익 냉각 공기(As)로서, 저압 추기 라인(64), 제2열 정익(54b)의 냉각 통로(54c)를 거쳐서, 연소 가스 유로(49) 내로 방출된다. 또한, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)의 다른 일부는, 저압 추기 라인(64), 제2열 정익(54b)의 냉각 통로(54c)를 거쳐서, 디스크 캐비티(59) 내로 유입된다.
접속 라인(66)은 고압 추기 라인(61) 중에서 냉각기(62)보다 터빈 로터(41)측의 위치와, 저압 추기 라인(64) 중에서 오리피스(65)보다 제 2 추기 위치(Pb2)측의 위치를 접속한다. 바이패스 라인(68)은 접속 라인(66) 중에서 제 1 밸브(67)보다 저압 추기 라인(64)측의 위치와, 저압 추기 라인(64) 중에서 오리피스(65) 보다 제2열 정익(54b)측의 위치를 접속한다.
냉각 계통(60)은, 또한, 흡기 온도계(71)(도 1 참조)와, 냉각 공기 온도계(72)와, 디스크 캐비티 온도계(73)와, 제 1 제어부(130)와, 제 2 제어부(140)를 구비한다. 흡기 온도계(71)는 압축기(10)가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도(Ti)를 검지한다. 냉각 공기 온도계(72)는, 저압 추기 라인(64) 중에서 바이패스 라인(68)과의 접속 위치보다 제2열 정익(54b)측의 위치에 있어서의 공기의 온도, 즉 정익 냉각 공기(As)의 온도를 검지한다. 디스크 캐비티 온도계(73)는 디스크 캐비티(59) 내의 공기의 온도(이하, 디스크 캐비티 온도(Td)라 함)를 검지한다. 제 1 제어부(130)는 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도를 제어한다. 제 2 제어부(140)는 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도를 제어한다.
디스크 캐비티(59)에는, 도 3을 이용하여 전술한 바와 같이, 제2열 정익(54b)의 냉각 통로(54c)를 통과한 정익 냉각 공기(As)가 유입된다. 또한, 디스크 캐비티(59)에는, 연소 가스 유로(49)를 흐르는 연소 가스(G)도 흐를 수 있다. 이 때문에, 디스크 캐비티 온도(Td)는 디스크 캐비티(59)로 유입되는 정익 냉각 공기(As)와 연소 가스(G)의 각각의 온도 및 유량에 의해 정해진다. 이 디스크 캐비티 온도(Td)는, 일반적으로, 가스 터빈 출력이 높아지는 경우에, 상승한다.
냉각 계통(60)의 제 1 제어부(130) 및 제 2 제어부(140)는 제어 장치(100)의 기능 구성의 일부를 이루고 있다. 이 제어 장치(100)는, 제 1 제어부(130) 및 제 2 제어부(140) 이외에, 연료 조절 밸브(36)의 밸브 개방도를 제어하는 연료 제어부(110)와, IGV 개방도(IGVp)를 제어하는 IGV 제어부(120)를 구비한다.
연료 제어부(110)는, 발전기 출력에 관한 지령값이나, 출력계에서 검지된 발전기 출력값이나, 가스 터빈(1)이 흡입하는 공기의 흡기 온도(Ti)나, 가스 터빈(1)이 배출하는 배기 가스의 배기 온도 등에 따라서, 연소기(30)에 공급하는 연료 유량을 구한다. 연료 제어부(110)는, 이 연료 유량에 따른 제어 신호를 작성하고, 이 제어 신호를 연료 조절 밸브(36)로 출력한다.
IGV 제어부(120)는, 발전기 출력에 관한 지령값이나, 출력계에서 검지된 발전기 출력값이나, 가스 터빈(1)이 흡입하는 공기의 흡기 온도(Ti) 등에 따라서, IGV 개방도(IGVp)를 구한다. IGV 제어부(120)는, 이 IGV 개방도(IGVp)에 따른 제어 신호를 작성하고, 이 제어 신호를 IGV(21)로 출력한다. 또한, IGV 제어부(120)는 구한 IGV 개방도(IGVp)를 제 1 제어부(130)나 제 2 제어부(140)에도 출력한다.
제 1 제어부(130)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, IGV 제어부(120)가 구한 IGV 개방도(IGVp), 흡기 온도계(71)에서 검지된 흡기 온도(Ti), 디스크 캐비티 온도계(73)에서 검지된 디스크 캐비티 온도(Td), 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 정익 냉각 공기(As)의 온도(Tc)에 따라서, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 정하고, 이 밸브 개방도(V1p)에 따른 제어 신호를 제 1 밸브(67)로 출력한다.
제 2 제어부(140)는, IGV 제어부(120)가 구한 IGV 개방도(IGVp), 흡기 온도계(71)에서 검지된 흡기 온도(Ti), 디스크 캐비티 온도계(73)에서 검지된 디스크 캐비티 온도(Td)에 따라서, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)를 정하고, 이 밸브 개방도(V2p)에 따른 제어 신호를 제 2 밸브(69)로 출력한다.
다음에, 이상에서 설명한 가스 터빈 설비의 동작에 대하여 설명한다.
압축기(10)는 외기를 흡입하고 이것을 압축하여 압축 공기를 생성한다. 압축기(10)가 생성한 압축 공기의 일부는 연소기(30)의 연료 분사기(32)를 거쳐서 연소통(31) 내로 분출된다. 또한, 연소통(31) 내에는, 연료 분사기(32)로부터의 연료(F)가 분사된다. 이 연료(F)는 연소통(31) 내의 압축 공기 중에서 연소된다. 이 연소의 결과, 연소 가스(G)가 생성되고, 이 연소 가스(G)가 연소통(31)으로부터 터빈(40)의 연소 가스 유로(49) 내로 유입된다. 이 연소 가스(G)가 연소 가스 유로(49)를 통과하는 것에 의해, 터빈 로터(41)는 회전한다.
연소 가스 유로(49) 내에 배치되어 있는 터빈(40)의 동익(44)이나 정익(54)은 고온의 연소 가스(G)에 노출된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 터빈(40)의 동익(44)이나 정익(54)을 압축기(10)로부터 추기한 공기를 냉각 공기로 하여 동익(44)이나 정익(54)에 공급하고, 이들을 냉각한다.
이하, 도 9에 나타내는 흐름도에 따라서, 냉각 계통(60)의 동작에 대하여 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1), 즉 압축기 차실(18) 중에서 연소기(30)를 수납하고 있는 부분의 위치로부터 추기된 고압 압축 공기(A1)는, 고압 추기 라인(61) 및 냉각기(62)를 거쳐서, 제1열 동익(44a)에 공급되고, 이 제1열 동익(44a)을 냉각한다(S1:고압 추기 공정). 고압 압축 공기(A1)는 냉각기(62)를 흐르는 과정에서 냉각되고(S2:냉각 공정), 동익 냉각 공기(Am)로서 제1열 동익(44a(제 1 고온 부품))에 공급된다. 동익 냉각 공기(Am)는 제1열 동익(44a)의 냉각 통로(44c)를 통과하는 과정에서 제1열 동익(44a)과의 열교환으로 가열된 후, 이 제1열 동익(44a)으로부터 연소 가스 유로(49) 중으로 방출된다.
압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2), 즉 압축기 차실(18) 중에서 중간단으로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)는, 저압 추기 라인(64)을 거쳐서, 제2열 정익(54b)에 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급된다(S3:저압 추기 공정). 또한, 경우에 따라서는, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 추기되고 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)가 접속 라인(66)을 거쳐서 저압 압축 공기(A2)에 혼입되고(S5:혼입 공정), 이들이 정익 냉각 공기(As(부품 유입 공기))로서 제2열 정익(54b(제 2 고온 부품))에 공급된다. 저압 압축 공기(A2)에 혼입시키는 저압 압축 공기(A2)의 유량은 제 1 밸브에 의해 제어된다(S4:제 1 제어 공정). 제2열 정익(54b(제 2 고온 부품))에 공급되는 정익 냉각 공기(As(부품 유입 공기))의 유량은 제 2 밸브에 의해 제어된다(S6:제 2 제어 공정). 제2열 정익(54b)에 공급된 정익 냉각 공기(As)는 제2열 정익(54b)의 냉각 통로(54c)를 통과하는 과정에서 제2열 정익(54b)과의 열교환으로 가열되고, 일부가 이 제2열 정익(54b)으로부터 연소 가스 유로(49) 중으로 방출된다. 정익 냉각 공기(As)의 나머지의 일부는 제2열 정익(54b)의 냉각 통로로부터 디스크 캐비티(59)로 유입된다.
디스크 캐비티(59)로 유입된 공기의 일부는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제2열 정익(54b)의 내측 슈라우드(56)와 제1열 동익(44a)의 플랫폼(46)의 사이를 지나, 연소 가스 유로(49) 중으로 유입된다. 디스크 캐비티(59)로 유입된 공기의 다른 일부는, 제2열 정익(54b)의 내측 슈라우드(56)와 제2열 동익(44b)의 플랫폼(46)의 사이를 지나, 연소 가스 유로(49) 중으로 유입된다. 이와 같이, 제2열 정익(54b)으로부터 디스크 캐비티(59)로 유입된 공기는, 연소 가스 유로(49)로 유입되는 것에 의해, 연소 가스 유로(49) 중을 흐르고 있는 고온의 연소 가스(G)가 디스크 캐비티(59) 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 시일 공기로서 기능한다.
그런데, 도 5의 (B) 및 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, IGV 개방도(IGVp)는 가스 터빈 출력(≒발전기 출력)(Po)이 증가함에 따라서 점차 커진다. 즉, IGV 개방도(IGVp)는 가스 터빈 출력(Po)과 정의 상관성을 가진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이 IGV 개방도(IGVp)를 가스 터빈 출력(Po)의 상관 값으로서 취급한다.
가스 터빈 출력(Po)이 높을 때, 즉 IGV 개방도(IGVp)가 클 때, 연소 가스(G)의 온도는 높아진다. 또한, 흡기 온도(Ti)가 높을 때도, 연소 가스(G)의 온도가 높아진다. 이 때문에, 가스 터빈 출력(Po)이 높을 때, 즉 IGV 개방도(IGVp)가 클 때, 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때에는, 냉각 공기의 온도를 저하시키는 것이 바람직하다.
제 1 제어 공정(S1)에서, 냉각 계통(60)의 제 1 밸브(67)를 개방하면, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 추기되고 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)가 접속 라인(66)을 거쳐서 저압 추기 라인(64) 중으로 유입되고, 저압 추기 라인(64) 중의 저압 압축 공기(A2)와 혼입된다. 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)의 온도는 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)의 온도보다 낮다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 제2열 정익(54b)에 공급하는 정익 냉각 공기(As)의 온도를 저하시키는 경우, 제 1 밸브(67)를 개방한다.
그래서, 제 1 제어 공정(S1)에서는, 제 1 제어부(130)가, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈 출력(Po)의 상관 값인 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1(가스 터빈 출력(Po1)) 이하일 때인 저출력시에는, 흡기 온도(Ti)에 상관없이, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여 전면 폐쇄를 정한다. 또한, 제 1 제어부(130)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1(가스 터빈 출력(Po1))보다 클 때인 고출력시에는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여 개방되어 있는 밸브 개방도를 정한다. 제 1 제어부(130)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1(가스 터빈 출력(Po1))로부터 제 1 IGV 개방도(IGVp1)보다 큰 제 2 IGV 개방도(IGVp2(가스 터빈 출력(Po2)) 이하의 범위 내에서는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 커짐에 따라서 점차 커지는 밸브 개방도를 정한다. 또한, 제 1 제어부(130)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 커지면, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, 일정한 밸브 개방도를 정한다.
단, 제 1 제어부(130)는, 고출력시에는, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 1 제어부(130)는, 고출력시, 도 5의 (C)의 실선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)가 미리 정해진 제 1 흡기 온도(Ti1) 이상이 되면, 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)가 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 1 제어부(130)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다.
즉, 제 1 제어부(130)는, 흡기 온도(Ti)가 높아지면, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)가 커지도록, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다.
제 1 제어부(130)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되면, 도 5의 (A)의 파선으로 도시하는 바와 같이, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)로부터 제 2 IGV 개방도(IGVp2) 이하의 범위 내에서는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하고, IGV 개방도(IGVp)가 커짐에 따라서 점차 커지고 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도보다 큰 밸브 개방도를 정한다. 또한, 제 1 제어부(130)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되고, 또한 IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 커지면, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하고, 일정한 밸브 개방도이며, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도보다 큰 밸브 개방도를 정한다.
단, 제 1 제어부(130)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 된 경우도, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 1 제어부(130)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이며, 또한 흡기 온도(Ti)가 미리 정해진 제 1 흡기 온도(Ti1) 미만의 경우, 도 5의 (C)의 파선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)에 대하여 일정한 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 1 제어부(130)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다. 또한, 제 1 제어부(130)는, 흡기 온도(Ti)가 미리 정해진 제 1 흡기 온도(Ti1) 이상의 경우, 전술의 일정한 밸브 개방도(V1p)로부터 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)가 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 1 제어부(130)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다.
제 1 제어부(130)는, 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 저압 추기 라인(64) 중의 정익 냉각 공기(As)의 온도가 목표 온도가 되도록 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도 변경량을 구한다. 정익 냉각 공기(As)의 목표 온도는 흡기 온도(Ti)나 IGV 개방도(IGVp) 등에 따라서 변화한다. 이 때문에, 제 1 제어부(130)는 흡기 온도(Ti)나 IGV 개방도(IGVp)에 따른 목표 온도를 구한다. 제 1 제어부(130)는 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 정익 냉각 공기(As)의 온도(Tc)와, 정익 냉각 공기(As)의 목표 온도의 편차를 구한다. 제 1 제어부(130)는, 이 편차에 따른 제 1 밸브(67)의 개방도 변경량인 PI 제어량을 구한다.
제 1 제어부(130)는, 전술한 바와 같이 정한 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에, 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 정익 냉각 공기(As)의 온도(Tc)와 그 목표 온도의 편차에 따른 제 1 밸브(67)의 개방도 변경량을 더하여, 그 결과를 제 1 밸브(67)의 목표로 하는 밸브 개방도(V1p)로 한다. 제 1 제어부(130)는, 이 목표로 하는 밸브 개방도(V1p)에 따른 제어 신호를 작성하고, 이 제어 신호를 제 1 밸브(67)로 출력한다.
이상, 제 1 제어부(130)에 의한 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)의 제어에 의해, 기본적으로, 제2열 정익(54b)을 냉각하기 위해서 적절한 온도의 정익 냉각 공기(As)를 제2열 정익(54b)으로 이송할 수 있다.
그런데, 정익 냉각 공기(As)는, 전술한 바와 같이 제2열 정익(54b)으로 이송된 후, 그 일부가 디스크 캐비티(59)를 지나, 연소 가스 유로(49)로 유입되는 것에 의해, 연소 가스 유로(49) 내를 흐르고 있는 고온의 연소 가스(G)가 디스크 캐비티(59) 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 시일 공기로서 기능한다. 이 때문에, 정익 냉각 공기(As)는 시일 공기로서 기능하기 위해 필요한 유량이 확보되어 있는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)의 제어에 의해, 제2열 정익(54b)을 냉각하기 위해 적절한 온도의 정익 냉각 공기(As)를 제2열 정익(54b)으로 이송할 수 있었다고 하여도, 이 정익 냉각 공기(As)가 시일 공기로서 기능하기 위해서 필요한 유량이 확보되지 않는 경우가 있다.
압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량은, 기본적으로, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b) 주위의 압력의 압력 차이에 의존한다.
그래서, 가스 터빈 출력, 환언하면 IGV 개방도(IGVp)의 변화에 따르는, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b) 주위의 압력의 압력 차이의 변화에 대해, 도 7을 이용하여 설명한다. 또한, 도 7 중, 횡축은 가스 터빈(1)에 있어서의 축 방향(Da)의 위치를 나타내며, 종축은 압력을 나타낸다.
압축기(10)의 흡기 위치 및 터빈(40)의 배기 위치에서의 압력은, 가스 터빈 출력에 상관없이, 기본적으로 대기압이다. 또한, 압축기(10)의 출구(≒연소기(30)의 입구≒제 1 추기 위치(Pb1))의 압력은 가스 터빈(1) 중에서 가장 높은 압력이다.
여기서, 가스 터빈 출력이 고출력시, 압축기(10)의 흡기 위치로부터 압축기 출구(≒연소기 입구≒제 1 추기 위치(Pb1))까지, 예를 들면, 압력이 직선적으로 증가한다고 한다. 압축기 출구(≒연소기 입구≒제 1 추기 위치(Pb1))의 압력은 가스 터빈 중의 최고 압력(Pmax1)이 된다. 또한, 압축기 출구(≒연소기 입구)로부터 연소기 출구(≒터빈 입구)까지, 예를 들면, 압력이 직선적으로 감소한다고 한다. 또한, 연소기 출구(≒터빈 입구)로부터 터빈(40)의 배기 위치까지, 예를 들어, 압력이 직선적으로 감소한다고 한다. 또한, 압축기 출구(≒연소기 입구≒제 1 추기 위치(Pb1))보다 상류측(Dau)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력에 대하여, 연소기 출구(≒터빈 입구)보다 하류측(Dad)의 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력이 ΔP1 만큼 낮다고 한다.
가스 터빈 출력이 고출력시에, 가스 터빈(1) 중의 각 위치에서의 압력이 이상(以上)과 같은 경향이 있는 경우, 가스 터빈 출력이 저출력시에는, 가스 터빈(1) 중의 각 위치에서의 압력은 이하(以下)와 같은 경향을 나타낸다.
가스 터빈 출력이 저하시, 환언하면 IGV 개방도(IGVp)가 작을 때, 가스 터빈(1) 중에서 가장 높은 압력이 되는 압축기 출구(≒제 1 추기 위치(Pb1))에서는, 가스 터빈 출력이 고출력시에 있어서의 동일 위치의 압력(Pmax1)보다 소정 압력만큼 작은 압력(Pmax2)이 된다. 여기서, 압축기 출구(≒제 1 추기 위치(Pb1))에 있어서의 고출력시의 압력에 대한 저출력시의 압력을 압력 저하율(=Pmax2/Pmax1)로 한다. 압축기 출구(≒제 1 추기 위치(Pb1))보다 하류측(Dad)에 있어서의 각 위치의 압력은, 기본적으로, 각 위치에 있어서의 고압 출력시의 압력에 대하여, 각 위치에 있어서의 저출력시의 압력이 압력 저하율(=Pmax2/Pmax1)과 동일한 비율로 작아진다. 그렇지만, 압축기 출구(≒제 1 추기 위치(Pb1))보다 상류측(Dau)에 있어서의 각 위치의 압력은, 기본적으로, 각 위치에 있어서의 고압 출력시의 압력에 대하여, 각 위치에 있어서의 저출력시의 압력이 압력 저하율보다 큰 비율로 작아진다. 보다 구체적으로는, 압축기(10)의 흡기측(상류측(Dau))에서는, 압력의 증가 경향이 작고, 압축기 출구측에서는 압력의 증가 경향이 커진다. 그리고, 압축기 출구(≒제 1 추기 위치(Pb1))에서의 압력은 전술의 압력(Pmax2)이 된다.
이 때문에, 가스 터빈 출력이 저출력시, 압축기 출구(≒연소기 입구≒제 1 추기 위치(Pb1))보다 상류측(Dau)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력에 대하여, 연소기 출구(≒터빈 입구)보다 하류측(Dad)의 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력은 전술의 ΔP1보다 작은 ΔP2만큼 낮아진다. 즉, 가스 터빈 출력이 저출력시에 있어서의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력과의 압력 차이(ΔP2)는, 가스 터빈 출력이 고출력시에 있어서의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력의 압력 차이(ΔP1)보다 작아진다.
이와 같이, 가스 터빈 출력이 저출력시, 고출력시와 비교하여, 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력의 압력 차이(ΔP)가 적어진다. 이 때문에, 가스 터빈 출력이 저출력시, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량은 고출력시와 비교하여 적어진다.
또한, 흡기 온도(Ti)가 낮을 때도, 흡기 온도(Ti)가 높을 때와 비교하여, 이상과 마찬가지로, 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력의 압력 차이(ΔP)가 적어진다. 이 때문에, 흡기 온도(Ti)가 낮을 때도, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량은 흡기 온도(Ti)가 높을 때와 비교하여 적어진다.
이상과 같이, 가스 터빈 출력이 저출력시나 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에는, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)을 지나 제2열 정익(54b)에 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량이 적어진다. 따라서, 가스 터빈 출력이 저출력시나 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에는, 이 정익 냉각 공기(As)가 시일 공기로서 기능하기 위해 필요한 유량이 확보되지 않는 경우가 있다.
압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)는, 저압 추기 라인(64) 중의 오리피스(65)에 의해 그 유량이 제한되고 나서, 정익 냉각 공기(As)로 하여 제2열 정익(54b)에 공급된다. 또한, 냉각 계통(60)의 제 2 밸브(69)를 개방한 경우도, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)의 일부는, 오리피스(65)를 지나, 이 오리피스(65)보다 제2열 정익(54b)측의 저압 추기 라인(64)을 통과하여 제2열 정익(54b)에 공급된다. 또한, 냉각 계통(60)의 제 2 밸브(69)를 개방한 경우, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되며 저압 압축 공기(A2)의 다른 일부는, 접속 라인(66), 바이패스 라인(68)을 지나, 바이패스 라인(68)과의 접속 위치보다 제2열 정익(54b)측의 저압 추기 라인(64)을 통과하여 제2열 정익(54b)에 공급된다. 따라서, 제 2 밸브(69)를 개방하는 것에 의해, 제2열 정익(54b)에 공급하는 정익 냉각 공기(As)의 유량을 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 정익 냉각 공기(As)의 유량을 증가시키는 경우, 제 2 밸브(69)를 개방한다.
그래서, 제 2 제어 공정(S6)에서는, 제 2 제어부(140)가, 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈 출력(Po)의 상관 값인 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 이하일 때인 저출력시에는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여 개방되어 있는 밸브 개방도를 정한다. 또한, 제 2 제어부(140)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)보다 크고 제 2 IGV 개방도(IGVp2) 이하의 고출력시에는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, 저출력시보다 작고, 또한 IGV 개방도(IGFVp)가 커짐에 따라서 점차 작아져, 제 2 IGV 개방도(IGVp2)에서 "0"이 되는 밸브 개방도(V2p)를 정한다. 또한, 제 2 제어부(140)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 큰 고출력시에는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, 전면 폐쇄 "0"을 정한다.
단, 제 2 제어부(140)는, 이상과 같은 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V1p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 2 제어부(140)는, 저출력시, 도 6의 (D)에 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)가 제 1 흡기 온도(Ti1)보다 낮은 제 2 흡기 온도(Ti2)보다 높을 때에는, 전면 폐쇄를 나타내는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 또한, 제 2 제어부(140)는, 저출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 2 흡기 온도(Ti2) 이하가 되면, 흡기 온도(Ti)의 저하에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
제 2 제어부(140)는, 고출력시, 도 6의 (C)의 실선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)가 제 2 흡기 온도(Ti2)보다 낮은 제 3 흡기 온도(Ti3)보다 높을 때에는, 전면 폐쇄를 나타내는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 또한, 제 2 제어부(140)는, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3) 이하가 되면, 흡기 온도(Ti)의 저하에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
즉, 제 2 제어부(140)는, 저출력시도 고출력시도, 흡기 온도(Ti)가 낮아지면, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)가 커지도록, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
제 2 제어부(140)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되면, 도 6의 (A)의 파선으로 도시하는 바와 같이, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 내지 제 2 IGV 개방도(IGVp2) 이하의 범위 내에서는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 커짐에 따라서 작아지고, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도(V2p)보다 큰 밸브 개방도(V2p)를 정한다. 또한, 제 2 제어부(140)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되고, 또한 IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 커지면, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, 일정한 밸브 개방도이며, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도(V2p)보다 큰 밸브 개방도(V2p)를 정한다.
단, 제 2 제어부(140)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 된 경우도, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 2 제어부(140)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이며, 또한 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3)보다 높을 때에는, 도 6의 (C)의 파선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)에 대하여 일정한 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 또한, 제 2 제어부(140)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이며, 또한 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3) 이하일 때에는, 전술의 일정한 밸브 개방도(V2p)로부터 흡기 온도(Ti)의 저하에 따라서 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)가 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
제 2 제어부(140)는, 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 3 제한 온도(Td3) 이상이 되지 않는 한, 이상과 같이 정한 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 따른 제어 신호를 작성하고, 이 제어 신호를 제 2 밸브(69)로 출력한다.
전술한 바와 같이, 제 1 제어부(130)에 의한 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)의 제어에 의해, 기본적으로, 제2열 정익(54b)을 냉각하기 위해서 적절한 온도의 정익 냉각 공기(As)를 제2열 정익(54b)으로 이송할 수 있다. 그렇지만, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)의 제어만으로는, 제2열 정익(54b)을 충분히 냉각할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 제 2 제어부(140)는, 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되면, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, 일정한 밸브 개방도이며, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도(V2p)보다 큰 밸브 개방도(V2p)를 정한다. 그 결과, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)가 보다 커지는 것에 의해, 바이패스 라인(68)을 흐르는 공기 유량이 많아진다. 이 때문에, 저압 추기 라인(64)으로부터 제2열 정익(54b)에 공급되는 정익 냉각 공기(As)의 유량이 많아져, 제2열 정익(54b)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제 2 제어부(140)는, 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1)보다 높은 제 3 제한 온도(Td3) 이상이 되면, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여 "전면 개방"을 정한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 전면 개방을 나타내는 제어 신호를 작성하고, 이 제어 신호를 제 2 밸브(69)로 출력한다. 그 결과, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)가 전면 개방이 되고, 바이패스 라인(68)을 흐르는 공기 유량이 보다 많아진다. 이 때문에, 저압 추기 라인(64)으로부터 제2열 정익(54b)에 공급되는 정익 냉각 공기(As)의 유량이 보다 많아져, 제2열 정익(54b)의 온도 상승을 보다 억제할 수 있다.
다음에, 도 8을 이용하여, 가스 터빈(1)의 운전 상황에 따른 제 1 밸브(67) 및 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V1p, V2p)에 대해, 통합하여 설명한다.
가스 터빈 출력이 저출력시, 즉 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 이하일 때, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 압력은 가스 터빈 출력이 고출력시에 비하여 낮다. 이 때문에, 가스 터빈 출력이 저출력시, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 온도는 가스 터빈 출력이 고출력시에 비하여 낮다. 따라서, 제2열 정익(54b)에는, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터의 저압 압축 공기(A2)를 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급하면, 기본적으로, 목적의 온도 이하로 제2열 정익(54b)을 냉각할 수 있어서, 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)를 저압 추기 라인(64)으로 이송할 필요가 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 출력이 저출력시, 즉 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 이하일 때, 도 8의 가스 터빈 출력이 저출력시의 란중에 도시하는 바와 같이, 접속 라인(66) 중에 마련되어 있는 제 1 밸브(67)를 기본적으로 전면 폐쇄로 한다.
또한, 압축기(10)가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도(Ti)가 낮을 때, 전술한 바와 같이, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b) 주위의 압력의 압력 차이가 작아진다. 이 때문에, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)만을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량은 적어진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 흡기 온도(Ti)가 낮을 때, 도 8의 저온시의 란중에 도시하는 바와 같이, 바이패스 라인(68) 중에 마련되어 있는 제 2 밸브(69)를 개방한다. 그 결과, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)는, 유량을 제한하는 오리피스(65)가 마련되어 있는 저압 추기 라인(64)을 흐르는 동시에, 바이패스 라인(68)에도 흐르게 되어, 정익 냉각 공기(As)의 유량이 증가되어, 시일 공기로서의 필요한 유량을 확보할 수 있다.
이상과 같이, 가스 터빈 출력이 저출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 낮을 때, 도 8 중의 가스 터빈 출력이 저출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 저온시의 란중에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기본적으로, 제 1 밸브(67)를 전면 폐쇄로 하고, 제 2 밸브(69)를 개방한다.
가스 터빈 출력이 고출력시, 즉 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)보다 클 때, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 온도는 가스 터빈 출력이 저출력시에 비하여 높다. 그렇지만, 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에는, 가스 터빈 출력이 고출력시라도, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 온도는 흡기 온도(Ti)가 높을 때에 비하여 낮다. 따라서, 제2열 정익(54b)에는, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터의 저압 압축 공기(A2)를 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급하면, 기본적으로, 목적의 온도 이하로 제2열 정익(54b)을 냉각할 수 있어서, 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)를 저압 추기 라인(64)으로 이송할 필요가 없다.
또한, 가스 터빈 출력이 고출력시, 즉 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)보다 클 때, 전술한 바와 같이, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b)의 주위의 압력의 압력 차이가 커진다. 한편, 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에는, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b) 주위의 압력의 압력 차이가 작아진다. 이 때문에, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에는, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)만을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량으로, 시일 공기로서의 필요한 유량을 확보할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 낮을 때, 도 8 중의 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 저온시의 란중에 도시하는 바와 같이, 기본적으로, 제 1 밸브(67)를 전면 폐쇄로 하고, 제 2 밸브(69)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 다소 개방한다. 단, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에서도, 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 된 경우에는, 제 1 밸브(67)를 개방하고, 제 2 밸브(69)를 추가로 개방한다.
흡기 온도(Ti)가 높을 때, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 온도는 흡기 온도(Ti)가 낮을 때에 비하여 높다. 그렇지만, 가스 터빈 출력이 저출력시에는, 흡기 온도(Ti)가 높아도, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 온도는, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때에 비하여 낮다. 따라서, 제2열 정익(54b)에는, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터의 저압 압축 공기(A2)를 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급하면, 기본적으로, 목적의 온도 이하로 제2열 정익(54b)을 냉각할 수 있어서, 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)를 저압 추기 라인(64)으로 이송할 필요가 없다.
또한, 흡기 온도(Ti)가 높을 때, 전술한 바와 같이, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b) 주위의 압력의 압력 차이가 커진다. 이 때문에, 흡기 온도(Ti)가 높을 때에는, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)만을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량으로, 시일 공기로서의 필요한 유량을 확보할 수 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 출력이 저출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때, 도 8 중의 가스 터빈 출력이 저출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 고온시의 란중에 도시하는 바와 같이, 기본적으로, 제 1 밸브(67) 및 제 2 밸브(69)를 전면 폐쇄로 한다.
가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기되는 저압 압축 공기(A2)의 온도는, 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 낮을 때, 저출력시이며 흡기 온도(Ti)가 높을 때, 또한 저출력시에 흡기 온도(Ti)가 낮을 때의 어느 경우일 때 보다 높다. 또한, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)만을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량으로, 시일 공기로서의 필요한 유량을 확보할 수 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때, 도 8 중의 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 고온시의 란중에 도시하는 바와 같이, 기본적으로, 제 1 밸브(67)를 개방하고, 제 2 밸브(69)를 전면 폐쇄로 한다. 단, 가스 터빈 출력이 고출력시이며 또한 흡기 온도(Ti)가 높을 때에, 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 된 경우에는, 제 1 밸브(67)를 추가로 개방하고, 제 2 밸브(69)를 개방한다.
또한, 도 8 중에 도시하는 4개 형태의 모든 경우에도, 제 1 제어부(130)는, 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 정익 냉각 공기(As)의 온도(Tc)와, 정익 냉각 공기(As)의 목표 온도의 편차의 편차에 따라서, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 제어한다. 이 때문에, 도 8 중에 도시하는 4개 형태의 모든 경우에도, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)는, 도 8 중에 예시한 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)보다 커지는 경우도 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 접속 라인(66) 중의 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p) 및 바이패스 라인(68) 중의 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)를 조절하는 것에 의해, 제2열 정익(54b)에 공급하는 정익 냉각 공기(As)의 온도 및 유량을 제어할 수 있다. 게다가, 본 실시형태에서는, 접속 라인(66)을 거쳐서, 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 추기되고 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)를 저압 추기 라인(64)으로 흘리는 것에 의해, 저압 추기 라인(64) 중에 냉각기를 마련하지 않아도, 제2열 정익(54b)을 목적의 온도 이하로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 밸브(67) 및 제 2 밸브(69) 모두 폐쇄 상태에서 고장이 나도, 저압 추기 라인(64) 중의 오리피스(65)를 거쳐서, 제 2 추기 위치(Pb2)로부터의 저압 압축 공기(A2)를 정익 냉각 공기(As)로 하여 제2열 정익(54b)에 공급할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 제 1 밸브(67) 및 제 2 밸브(69)의 모두가 폐쇄 상태에서 고장이 나도, 제2열 정익(54b)이 즉시 열손상되어 버리는 것을 회피할 수 있다. 게다가, 본 실시형태에서는, 제 1 밸브(67) 및 제 2 밸브(69)의 모두 폐쇄 상태에서 고장이 나도, 저압 추기 라인(64)을 흐르는 저압 압축 공기(A2)의 유량이 오리피스(65)에 의해 제한되기 때문에, 압축기(10)로부터의 추기량의 증가를 억제할 수 있어서, 결과적으로 가스 터빈 출력의 저하를 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제 2 고온 부품인 제2열 정익(54b)에 정익 냉각 공기(As)를 적절히 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 저압 추기 라인(64)을 흐르는 저압 압축 공기(A2)의 유량을 제한하면서도, 저압 추기 라인(64)을 흐르는 공기의 최저 유량을 확보하는 최저 유량 확보기로서, 오리피스를 예시하고 있다. 그렇지만, 최저 유량 확보기로서, 오리피스 이외, 플로우 노즐이나 벤튜리관 등의 유로 조리개를 갖는 것 등이나, 최소 유량을 확보할 수 있는 기구를 가지는 밸브 등도 이용할 수 있다. 최소 유량을 확보할 수 있는 기구로서는, 기계적으로 전면 폐쇄를 방지하는 기구나, 유로를 폐색하는 부재에 미리 구멍을 마련해 두는 기구 등을 이용할 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 발명에 관한 가스 터빈 설비의 제 2 실시형태에 대하여, 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 설비는, 제 1 실시형태의 가스 터빈 설비와 마찬가지로, 도 10에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(1)과, 가스 터빈(1)을 구성하는 부품을 냉각하는 냉각 계통(60a)과, 제어 장치(100a)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 가스 터빈(1)은 제 1 실시형태의 가스 터빈(1)과 기본적으로 동일하다. 한편, 본 실시형태의 냉각 계통(60a)은 제 1 실시형태의 냉각 계통(60)과 다소 상이하다. 또한, 본 실시형태의 제어 장치(100a)도 제 1 실시형태의 제어 장치(100)와 다소 상이하다. 그래서, 이하에서는, 본 실시형태의 냉각 계통(60a) 및 제어 장치(100a)에 대해 주로 설명한다.
본 실시형태의 냉각 계통(60a)은, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 고압 추기 라인(61)과, 냉각기(62)와, 저압 추기 라인(64)과, 접속 라인(66)과, 제 1 밸브(67)와, 제 2 밸브(69)와, 흡기 온도계(71)와, 냉각 공기 온도계(72)와, 디스크 캐비티 온도계(73)와, 제 1 제어부(130a)와, 제 2 제어부(140a)를 구비한다. 단, 본 실시형태의 냉각 계통(60a)은 제 1 실시형태의 냉각 계통(60)에 있어서의 오리피스(65) 및 바이패스 라인(68)을 갖고 있지 않다. 이 때문에, 제 2 밸브(69)는 저압 추기 라인(64)에 마련되어 있다. 구체적으로, 제 2 밸브(69)는, 저압 추기 라인(64) 중에 있어서, 접속 라인(66)과의 접속 위치와 냉각 공기 온도계(72)의 사이에 마련되어 있다. 또한, 냉각 공기 온도계(72)는, 저압 추기 라인(64) 중에 있어서, 접속 라인(66)과의 접속 위치와 제2열 정익(54b)의 사이에 마련되어 있다.
제 1 제어부(130a)는 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도를 제어한다. 제 2 제어부(140a)는 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도를 제어한다. 본 실시형태의 제 1 제어부(130a) 및 제 2 제어부(140a)도 제어 장치(100a)의 기능 구성의 일부를 이루고 있다. 이 제어 장치(100a)는, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)와 마찬가지로, 제 1 제어부(130a) 및 제 2 제어부(140a) 이외에, 연료 제어부(110)와, IGV 제어부(120)를 구비한다.
본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 고압 추기 공정(S1), 냉각 공정(S2), 저압 추기 공정(S3), 제 1 제어 공정(S4), 혼입 공정(S5), 제 2 제어 공정(S6)이 실행된다. 단, 본 실시형태에서는, 제 1 제어 공정(S4)에 있어서의 제 1 제어부(130a)의 동작, 및 제 2 제어 공정(S6)에 있어서의 제 2 제어부(140a)의 동작이 제 1 실시형태와 다소 상이하다.
제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 1 제어 공정(S1)에서, 냉각 계통(60a)의 제 1 밸브(67)를 개방하면, 압축기(10)의 제 1 추기 위치(Pb1)로부터 추기되고 냉각기(62)에서 냉각된 고압 압축 공기(A1)가 접속 라인(66)을 거쳐서 저압 추기 라인(64) 중으로 유입되고, 저압 추기 라인(64) 중의 저압 압축 공기(A2)와 혼입된다.
도 7을 이용하여 전술한 바와 같이, 가스 터빈 출력이 저출력시, 고출력시와 비교하여, 제 2 추기 위치(Pb2)의 압력과 제2열 정익(54b)의 위치(Pc2)에서의 압력의 압력 차이(ΔP)가 작아진다. 이 때문에, 가스 터빈 출력이 저출력시, 압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)가 저압 추기 라인(64)을 지나 제2열 정익(54b)으로 정익 냉각 공기(As)로 하여 공급되는 유량은 고출력시와 비교하여 적어진다.
그래서, 제 1 제어 공정(S1)에서는, 가스 터빈 출력(Po)이 저출력시에는, 냉각기(62)에서 냉각된 후의 고압 압축 공기(A1)를 저압 압축 공기(A1)에 혼입시킨다. 그 결과, 저압 압축 공기(A1)에 고압 압축 공기(A1)가 혼입된 정익 냉각 공기(As(부품 유입 공기))의 압력이 높아져, 가스 터빈 출력(Po)이 저출력시에 있어서의 정익 냉각 공기(As(부품 유입 공기))의 유량 저하를 억제할 수 있다.
제 1 제어부(130a)는, 도 11의 (A) 및 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈 출력(Po)의 상관 값인 IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2(가스 터빈 출력(Po2)) 이상인 고출력시에는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여 전면 폐쇄 또는 전면 폐쇄에 가까운 밸브 개방도를 정한다. 제 1 제어부(130a)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2(가스 터빈 출력(Po2))보다 작아지면, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, 개방되어 있는 밸브 개방도를 정한다. 보다 구체적으로는, 제 1 제어부(130a)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2(가스 터빈 출력(Po2))로부터 제 1 IGV 개방도(IGVp1(가스 터빈 출력(Po1)) 이상의 범위 내에서는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 작아짐에 따라서 커짐에 따라 점차 커지는 밸브 개방도를 정한다. 환언하면, 제 1 제어부(130a)는, 이 범위 내에서는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 커짐에 따라서 점차 작아지는 밸브 개방도를 정한다. 또한, 제 1 제어부(130a)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)보다 작아지면, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)일 때의 밸브 개방도를 정한다. 즉, 제 1 제어부(130a)는, 가스 터빈 출력(Po)이 저출력시에는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, 고출력시에 비해 큰 밸브 개방도를 정한다.
단, 제 1 제어부(130a)는, 고출력시에는, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 1 제어부(130a)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 고출력시, 도 11의 (C)의 실선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)가 미리 정해진 제 1 흡기 온도(Ti1) 이상이 되면, 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)가 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 1 제어부(130a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다.
즉, 본 실시형태의 제 1 제어부(130a)도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 흡기 온도(Ti)가 높아지면, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)가 커지도록, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다.
제 1 제어부(130a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되면, 도 11의 (A)의 파선으로 도시하는 바와 같이, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 내지 제 2 IGV 개방도(IGVp2) 이하의 범위 내에서는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 커짐에 따라서 점차 작아지고 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도보다 큰 밸브 개방도를 정한다. 또한, 제 1 제어부(130a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되고, 또한 IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 커지면, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, 일정한 밸브 개방도이며, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도보다 큰 밸브 개방도를 정한다.
단, 제 1 제어부(130a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 된 경우도, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 1 제어부(130a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이며, 또한 흡기 온도(Ti)가 미리 정해진 제 1 흡기 온도(Ti1) 미만의 경우, 도 11의 (C)의 파선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)에 대하여 일정한 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 1 제어부(130a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다. 또한, 제 1 제어부(130a)는, 흡기 온도(Ti)가 미리 정해진 제 1 흡기 온도(Ti1) 이상의 경우, 전술의 일정한 밸브 개방도(V1p)로부터 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)가 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 1 제어부(130a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V1p)를 보정한다.
제 1 제어부(130a)는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 저압 추기 라인(64) 중의 정익 냉각 공기(As)의 온도가 목표 온도가 되도록 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도 변경량을 구한다. 제 1 제어부(130a)는, 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 정익 냉각 공기(As)의 온도(Tc)와, 정익 냉각 공기(As)의 목표 온도의 편차를 구한다. 제 1 제어부(130a)는, 이 편차에 따른 제 1 밸브(67)의 개방도 변경량인 PI 제어량을 구한다.
제 1 제어부(130a)는, 전술한 바와 같이 정한 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)에, 냉각 공기 온도계(72)에서 검지된 정익 냉각 공기(As)의 온도(Tc)와 그 목표 온도의 편차에 따른 제 1 밸브(67)의 개방도 변경량을 더하고, 그 결과를 제 1 밸브(67)의 목표로 하는 밸브 개방도(V1p)로 한다. 제 1 제어부(130a)는, 이 목표로 하는 밸브 개방도(V1p)에 따른 제어 신호를 작성하고, 이 제어 신호를 제 1 밸브(67)로 출력한다.
이상, 제 1 제어부(130a)에 의한 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)의 제어에 의해, 기본적으로, 제2열 정익(54b)을 냉각하기 위해서 적절한 온도로, 또한 시일 공기로서의 적절한 유량의 정익 냉각 공기(As)를 제2열 정익(54b)으로 이송할 수 있다.
그런데, 본 실시형태의 제 1 제어부(130a)는, 가스 터빈 출력(Po)이 저출력시에는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, 고출력시에 비하여 큰 밸브 개방도를 정한다. 한편, 제 1 실시형태의 제 1 제어부(130)는, 반대로, 가스 터빈 출력(Po)이 고출력시에는, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)로 하여, 저출력시에 비하여 큰 밸브 개방도를 정한다.
이와 같이, 제 1 밸브(67)의 제어 방법이 본 실시형태와 제 1 실시형태에서 상이한 것은, 가스 터빈(1)의 기종의 상위에 근거한다. 예를 들면, 가스 터빈(1)에는, 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하고 시일 공기의 조건이 엄격하지 않은 기종도 있으며, 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하지 않고 시일 공기의 조건이 엄격한 기종도 있다. 여기서, "고온 부품의 냉각 조건이 엄격하고 시일 공기의 조건이 엄격하지 않다"란, 시일 공기로서 적절한 유량의 공기를 고온 부품으로 이송하여도, 이 공기에 의한 고온 부품의 냉각이 불충분한 경우가 많은 것이다. 또한, "고온 부품의 냉각 조건이 엄격하지 않고 시일 공기의 조건이 엄격하다"란, 고온 부품의 냉각에 적절한 온도의 공기를 고온 부품으로 이송하여도, 이 공기의 유량이 시일 공기로서 불충분하게 되는 경우가 많은 것이다.
본 실시형태의 제어 장치(100a)는, 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하지 않고 시일 공기의 조건이 엄격한 기종의 가스 터빈(1)에 대하여 적용할 수 있다. 그래서, 본 실시형태의 제 1 제어부(130a)는, 가스 터빈 출력(Po)이 저출력이며, 정익 냉각 공기(As(부품 유입 공기))의 유량이 저하하는 경우에, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 크게 하고 있다.
한편, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)는, 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하고 시일 공기의 조건이 엄격하지 않은 기종의 가스 터빈(1)에 대하여 적용할 수 있다. 그래서, 제 1 실시형태의 제 1 제어부(130)는, 가스 터빈 출력(Po)이 고출력이며 연소 가스 온도가 높아지는 경우에, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 크게 하고 있다.
이 때문에, 본 실시형태의 제어 장치(100a)가, 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하지 않고 시일 공기의 조건이 엄격한 기종의 가스 터빈(1)에 대한 장치인 경우, 본 실시형태의 제 1 제어부(130a)는, 제 1 실시형태의 제 1 제어부(130)와 마찬가지로, 가스 터빈 출력(Po)이 고출력시, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 크게 하여도 좋다.
또한, 제 1 실시형태의 제어 장치(100)가, 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하고 시일 공기의 조건이 엄격하지 않은 기종의 가스 터빈(1)에 대한 장치인 경우, 제 1 실시형태의 제 1 제어부(130)는, 본 실시형태의 제 1 제어부(130a)와 마찬가지로, 가스 터빈 출력(Po)이 저출력시, 제 1 밸브(67)의 밸브 개방도(V1p)를 크게 하여도 좋다.
압축기(10)의 제 2 추기 위치(Pb2)로부터 추기된 저압 압축 공기(A2)는, 저압 추기 라인(64)을 지나, 정익 냉각 공기(As)로 하여 제2열 정익(54b)에 공급된다. 제2열 정익(54b)에 공급하는 정익 냉각 공기(As)의 유량은, 저압 추기 라인(64)에 마련되어 있는 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도를 크게 하는 것에 의해, 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서도, 정익 냉각 공기(As)의 유량을 증가시키는 경우, 제 2 밸브(69)를 개방한다.
그래서, 제 2 제어 공정(S6)에서는, 제 2 제어부(140a)가, 도 12의 (A) 및 도 12의 (B)에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈 출력(Po)의 상관 값인 IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 이하일 때인 저출력시에는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여 개방되어 있는 밸브 개방도를 정한다. 또한, 제 2 제어부(140a)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1)보다 크고 제 2 IGV 개방도(IGVp2) 이하의 고출력시에는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, 저출력시보다 작고, 또한 IGV 개방도(IGFVp)가 커짐에 따라서 점차 작아지는 밸브 개방도(V2p)를 정한다. 또한, 제 2 제어부(140a)는, IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 큰 고출력시에는, IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)일 때의 밸브 개방도를 정한다.
단, 제 2 제어부(140a)도, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V1p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 2 제어부(140a)는, 저출력시, 도 12의 (D)에 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)가 제 1 흡기 온도(Ti1)보다 낮은 제 2 흡기 온도(Ti2)보다 높을 때에는, 전면 폐쇄를 나타내는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 또한, 제 2 제어부(140a)는, 저출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 2 흡기 온도(Ti2) 이하가 되면, 흡기 온도(Ti)의 저하에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
제 2 제어부(140a)는, 고출력시, 도 12의 (C)의 실선으로 도시하는 바와 같이, 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3)로부터 제 4 흡기 온도(Ti4)의 사이, 개방되어 있는 일정한 밸브 개방도를 나타내는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 여기서, 제 3 흡기 온도(Ti3)는 제 2 흡기 온도(Ti2)보다 낮은 온도이다. 또한, 제 4 흡기 온도(Ti4)는 제 2 흡기 온도(Ti2) 및 제 1 흡기 온도(Ti1)보다 높은 온도이다. 제 2 제어부(140a)는, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3) 이하가 되면, 흡기 온도(Ti)의 저하에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 또한, 제 2 제어부(140a)는, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 4 흡기 온도(Ti4)보다 높아지면, 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 작아지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
즉, 제 2 제어부(140a)는, 저출력시도 고출력시도, 흡기 온도(Ti)가 낮아지면, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)가 커지도록, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
제 1 실시형태의 제 2 제어부(140)는, 도 6의 (C)에 도시하는 바와 같이, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3)보다 높은 전체 온도역에서, 개방되어 있는 일정한 밸브 개방도를 나타내는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈한다. 한편, 본 실시형태의 제 2 제어부(140a)는, 도 12의 (C)를 이용하여 전술한 바와 같이, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3)보다 높은 제 4 흡기 온도(Ti4)보다 높아지면, 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 작아지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈한다.
가스 터빈(1)은, 압축기(10)로부터의 추기 공기 유량을 적게 할수록, 가스 터빈 효율이 높아진다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 고온 부품의 소손 등을 억제하면서도, 가스 터빈 효율을 극한 가까이까지 높이기 위해, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 4 흡기 온도(Ti4)보다 높아지면, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)를 상기와 같이 보정한다. 또한, 이러한 보정은 고온 부품의 냉각 조건이 엄격하지 않게 기종의 가스 터빈(1)에 대하여 실행하는 것이 바람직하다.
제 2 제어부(140a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되면, 도 12의 (A)의 파선으로 도시하는 바와 같이, IGV 개방도(IGVp)가 제 1 IGV 개방도(IGVp1) 내지 제 2 IGV 개방도(IGVp2) 이하의 범위 내에서는, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, IGV 개방도(IGVp)가 커짐에 따라서 작아지고, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도(V2p)보다 큰 밸브 개방도(V2p)를 정한다. 또한, 제 2 제어부(140a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 되고, 또한 IGV 개방도(IGVp)가 제 2 IGV 개방도(IGVp2)보다 커지면, 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)로 하여, 일정한 밸브 개방도이며, 또한 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 동일한 범위 내의 밸브 개방도(V2p)보다 큰 밸브 개방도(V2p)를 정한다.
단, 제 2 제어부(140a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이 된 경우도, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)를 흡기 온도(Ti)에 따라서 보정한다. 구체적으로는, 제 2 제어부(140a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이며, 또한 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3) 내지 제 4 흡기 온도(Ti4)의 사이, 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 미만일 때의 밸브 개방도보다 큰 일정한 밸브 개방도를 나타내는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 제 2 제어부(140a)는, 고출력시에 디스크 캐비티 온도(Td)가 제 1 제한 온도(Td1) 이상이며, 또한 흡기 온도(Ti)가 제 3 흡기 온도(Ti3) 이하일 때에는, 전술의 일정한 밸브 개방도(V2p)로부터 흡기 온도(Ti)의 저하에 따라서 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)가 커지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다. 또한, 제 2 제어부(140a)는, 고출력시, 흡기 온도(Ti)가 제 4 흡기 온도(Ti4)보다 높아지면, 전술의 일정한 밸브 개방도(V2p)로부터 흡기 온도(Ti)의 상승에 따라서 밸브 개방도(V2p)가 점차 작아지는 보정 계수를 구한다. 그리고, 제 2 제어부(140a)는, 이 보정 계수를, 이상과 같이 정해진 제 2 밸브(69)의 밸브 개방도(V2p)에 곱셈하여, 이 밸브 개방도(V2p)를 보정한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서도, 제 2 고온 부품인 제2열 정익(54b)에, 정익 냉각 공기(As)를 적절히 공급할 수 있다.
[변형예]
상기 실시형태에서는, 가스 터빈 출력에 상관하는 출력 상관 값으로서, IGV 제어부(120)가 구한 IGV 개방도(IGVp)를 이용하고 있다. 그렇지만, IGV(21)의 가동 날개(22)의 개방도를 검지하는 개방도 검지기를 마련하고, 이 개방도 검지계에서 검지된 IGV 개방도(IGVp)를 출력 상관 값으로서 이용하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 가스 터빈 출력에 상관하는 출력 상관 값으로서 IGV 개방도(IGVp)를 이용하고 있다. 그렇지만, 가스 터빈 출력에 상관성을 갖는 것이면, 어떠한 파라미터를 이용하여도 좋고, 가스 터빈 출력 자체를 출력 상관 값으로 하여도 좋다.
상기 실시형태에 있어서, 제 1 추기 위치(Pb1)가 압축기 차실(18) 중에서 연소기(30)를 수납하고 있는 부분의 위치이며, 제 2 추기 위치(Pb2)가 압축기 차실(18)의 중간단의 위치이다. 그렇지만, 제 1 추기 위치(Pb1)에서 추기되는 공기의 압력이 제 2 추기 위치(Pb2)에서 추기되는 공기의 압력에 대하여 상대적으로 높으면 좋고, 각 추기 위치는 상기의 위치에 한정되지 않는다.
상기 실시형태에 있어서, 제1열 동익(44a)이 제 1 고온 부품을 이루며, 제2열 정익(54b)이 제 2 고온 부품을 이루고 있다. 그렇지만, 제 2 고온 부품은 제 1 고온 부품보다 상대적으로 낮은 압력 환경하에 놓여 있는 고온 부품이면 좋고, 각 고온 부품은 상기 부품에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 고온 부품은 연소기(30)의 연소통(31)이어도 좋다.
1: 가스 터빈 2: 가스 터빈 로터
5: 가스 터빈 차실 9: 발전기
10: 압축기 11: 압축기 로터
12: 로터 축 13: 동익열
14: 정익열 18: 압축기 차실
19: 공기 압축 유로 30: 연소기
40: 터빈 41: 터빈 로터
42: 로터 축 43: 동익열
44: 동익 44a: 제1열 동익(제 1 고온 부품)
48: 터빈 차실 49: 연소 가스 유로
53: 정익열 54: 정익
54b: 제2열 정익(제 2 고온 부품) 59: 디스크 캐비티
60, 60a: 냉각 계통 61: 고압 추기 라인
62: 냉각기 64: 저압 추기 라인
65: 오리피스(최저 유량 확보기) 66: 접속 라인
67: 제 1 밸브 68: 바이패스 라인
69: 제 2 밸브 71: 흡기 온도계
72: 냉각 공기 온도계 73: 디스크 캐비티 온도계
100, 100a: 제어 장치 110: 연료 제어부
120: IGV 제어부 130, 131a: 제 1 제어부
140, 140a: 제 2 제어부

Claims (20)

  1. 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있는 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서,
    상기 압축기의 제 1 추기 위치로부터 공기를 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하는 제 1 고온 부품에, 상기 제 1 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 고압 추기 라인과,
    상기 고압 추기 라인을 통과하는 공기를 냉각하는 냉각기와,
    상기 제 1 추기 위치로부터 추기되는 공기보다 저압의 공기를 상기 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하여, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하며 또한 상기 제 1 고온 부품보다 저압 환경하에 배치되어 있는 제 2 고온 부품에, 상기 제 2 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 저압 추기 라인과,
    상기 저압 추기 라인을 흐르는 공기의 유량을 제한하면서, 상기 저압 추기 라인을 흐르는 공기의 최저 유량을 확보하는 최저 유량 확보기와,
    상기 고압 추기 라인 중에서 상기 냉각기보다 상기 제 1 고온 부품측의 위치와, 상기 저압 추기 라인 중에서 상기 최저 유량 확보기보다 상기 제 2 추기 위치측의 위치를 접속하는 접속 라인과,
    상기 접속 라인에 마련되어 있는 제 1 밸브와,
    상기 접속 라인 중에서 상기 제 1 밸브보다 상기 저압 추기 라인측의 위치와, 상기 저압 추기 라인 중에서 상기 최저 유량 확보기보다 상기 제 2 고온 부품측의 위치를 접속하는 바이패스 라인과,
    상기 바이패스 라인에 마련되어 있는 제 2 밸브를 구비하고 있는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 1 제어부와,
    상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 2 제어부를 구비하고,
    상기 제 1 제어부는, 상기 압축기가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도와, 가스 터빈 출력 또는 상기 가스 터빈 출력에 상관하는 값인 출력 상관 값 중, 적어도 한쪽의 파라미터 값에 근거하여 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하고,
    상기 제 2 제어부는 상기 파라미터 값에 근거하여 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  3. 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있는 가스 터빈의 냉각 계통에 있어서,
    상기 압축기의 제 1 추기 위치로부터 공기를 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하는 제 1 고온 부품에, 상기 제 1 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 고압 추기 라인과,
    상기 고압 추기 라인을 통과하는 공기를 냉각하는 냉각기와,
    상기 제 1 추기 위치로부터 추기되는 공기보다 저압의 공기를 상기 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하며 또한 상기 제 1 고온 부품보다 저압 환경하에 배치되어 있는 제 2 고온 부품에, 상기 제 2 추기 위치로부터 추기한 공기를 이송하는 저압 추기 라인과,
    상기 고압 추기 라인 중에서 상기 냉각기보다 상기 제 1 고온 부품측의 위치와, 상기 저압 추기 라인을 접속하는 접속 라인과,
    상기 접속 라인에 마련되어 있는 제 1 밸브와,
    상기 고온 추기 라인 중에서, 상기 접속 라인과의 접속 위치보다 상기 제 1 고온 부품측의 위치에 마련되어 있는 제 2 밸브와,
    상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 1 제어부와,
    상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제 2 제어부
    를 구비하고,
    상기 제 1 제어부는, 상기 압축기가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도와, 가스 터빈 출력 또는 상기 가스 터빈 출력에 상관하는 값인 출력 상관 값 중, 적어도 한쪽의 파라미터 값에 근거하여 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하고,
    상기 제 2 제어부는 상기 파라미터 값에 근거하여 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며,
    상기 제 1 제어부는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 고온 부품의 근방에 있어서의 온도를 받고, 상기 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면, 개방된 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며,
    상기 제 1 제어부는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이상이 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며,
    상기 제 1 제어부는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며,
    상기 제 2 제어부는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이하가 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 제어부는, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도인 제 1 온도와 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 사이의 온도가 되면, 상기 흡기 온도의 변화에 상관없이 일정한 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하고, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이하의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 제어부는, 상기 제 2 고온 부품의 근방에 있어서의 온도를 받고, 상기 온도가 미리 정해진 온도 이상이 되면, 개방된 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  11. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며,
    상기 제 2 제어부는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저압 추기 라인은 상기 제 2 고온 부품으로서의 상기 터빈의 정익에 접속되어 있는
    가스 터빈의 냉각 계통.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 터빈의 냉각 계통과,
    상기 가스 터빈을 포함하고 있는
    가스 터빈 설비.
  14. 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있는 가스 터빈의 부품 냉각 방법에 있어서,
    상기 압축기의 제 1 추기 위치로부터의 공기를 제 1 공기로 하여 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하는 제 1 고온 부품에, 상기 제 1 공기를 이송하는 고압 추기 공정과,
    상기 고압 추기 공정에서 상기 제 1 고온 부품으로 이송되는 상기 제 1 공기를 냉각하는 냉각 공정과,
    상기 제 1 공기보다 저압의 제 2 공기를 상기 압축기의 제 2 추기 위치로부터 추기하고, 상기 가스 터빈을 구성하는 부품 중에서 상기 연소 가스에 접하며 또한 상기 제 1 고온 부품보다 저압 환경하에 배치되어 있는 제 2 고온 부품에, 상기 제 2 공기를 이송하는 저압 추기 공정과,
    상기 제 2 고온 부품으로 이송되는 상기 제 2 공기 중에, 상기 냉각 공정에서 냉각된 상기 제 1 공기를 혼입시키는 혼입 공정과,
    제 1 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 상기 제 2 공기 중에 혼입시키는 상기 제 1 공기의 유량을 제어하는 제 1 제어 공정과,
    제 2 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것에 의해, 상기 제 1 제어 공정에 의해 유량 제어되고 상기 제 2 공기 중에 혼입되는 또는 혼입된 상기 제 1 공기와, 상기 제 2 공기를 합한 공기인 부품 유입 공기의 유량을 제어하는 제 2 제어 공정
    을 실행하고,
    상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 압축기가 흡입하는 공기의 온도인 흡기 온도와, 가스 터빈 출력 또는 상기 가스 터빈 출력에 상관하는 값인 출력 상관 값 중, 적어도 한쪽의 파라미터 값에 근거하여, 상기 제 2 공기 중에 혼입시키는 상기 제 1 공기의 유량을 제어하고,
    상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 파라미터 값에 근거하여, 상기 부품 유입 공기의 유량을 제어하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며,
    상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며,
    상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이상이 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 작은 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며,
    상기 제 1 제어 공정에서는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 1 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 1 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 흡기 온도가 포함되며,
    상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 흡기 온도가 소정 온도 이하가 되면, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 흡기 온도가 상기 소정 온도인 제 1 온도와 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도의 사이의 온도가 되면, 상기 흡기 온도의 변화에 상관없이 일정한 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하고, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도 이상이 되면, 상기 흡기 온도가 상기 제 2 온도보다 작은 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이하의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터 값에는, 상기 출력 상관 값이 포함되며,
    상기 제 2 제어 공정에서는, 상기 출력 상관 값이 소정 상관 값 이하가 되면, 상기 출력 상관 값이 상기 소정 상관 값보다 큰 값일 때의 상기 제 2 밸브의 밸브 개방도 이상의 밸브 개방도에 따른 제어 신호를 상기 제 2 밸브로 출력하는
    가스 터빈의 부품 냉각 방법.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6320063B2 (ja) * 2014-02-03 2018-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン、ガスタービンの制御装置、ガスタービンの冷却方法
EP3112607B1 (en) * 2015-07-02 2018-10-24 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine cool-down phase operation methods
US10704425B2 (en) * 2016-07-14 2020-07-07 General Electric Company Assembly for a gas turbine engine
US10436115B2 (en) * 2016-08-22 2019-10-08 United Technologies Corporation Heat exchanger for gas turbine engine with support damper mounting
JP6763629B2 (ja) * 2016-12-15 2020-09-30 三菱パワー株式会社 ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法
DE102017115671A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Ventilsystem für ein Fluidleitungssystem in einem Flugzeugtriebwerk und Verfahren zum Betrieb eines Ventilsystems für ein Fluidleitungssystem in einem Flugzeugtriebwerk
US20190107059A1 (en) * 2017-10-10 2019-04-11 United Technologies Corporation Cooled combustor configuration
US20190153961A1 (en) * 2017-11-21 2019-05-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Gas turbine system
US10539023B2 (en) * 2017-12-14 2020-01-21 Rolls-Royce Corporation Flow control in modulated air systems
US11022037B2 (en) * 2018-01-04 2021-06-01 General Electric Company Gas turbine engine thermal management system
JP7129810B2 (ja) * 2018-04-13 2022-09-02 三菱重工業株式会社 冷却空気調整弁の弁開度決定装置、ディスクキャビティ目標温度決定装置、およびディスクキャビティ温度制御装置
US11530650B2 (en) * 2018-07-13 2022-12-20 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine engine with active variable turbine cooling
US11047313B2 (en) * 2018-12-10 2021-06-29 Bell Helicopter Textron Inc. System and method for selectively modulating the flow of bleed air used for high pressure turbine stage cooling in a power turbine engine
US11274599B2 (en) 2019-03-27 2022-03-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Air system switching system to allow aero-engines to operate in standby mode
JP6651665B1 (ja) * 2019-03-28 2020-02-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン車室、ガスタービン及びタービン車室の変形防止方法
US11391219B2 (en) 2019-04-18 2022-07-19 Pratt & Whitney Canada Corp. Health monitor for air switching system
US11274611B2 (en) 2019-05-31 2022-03-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Control logic for gas turbine engine fuel economy
US11859563B2 (en) 2019-05-31 2024-01-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Air system of multi-engine aircraft
JP7349266B2 (ja) * 2019-05-31 2023-09-22 三菱重工業株式会社 ガスタービンおよびその制御方法並びにコンバインドサイクルプラント
US11326525B2 (en) 2019-10-11 2022-05-10 Pratt & Whitney Canada Corp. Aircraft bleed air systems and methods
JP7349320B2 (ja) * 2019-10-25 2023-09-22 三菱重工業株式会社 ガスタービン装置及びその製造方法並びにガスタービン装置の運転方法
WO2021194473A1 (en) * 2020-03-24 2021-09-30 Siemens Energy, Inc. Method for modulating a turbine cooling supply for gas turbine applications
CN112211726B (zh) * 2020-09-01 2021-12-07 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种基于涡喷发动机的持续引气系统
CN112459850B (zh) * 2020-10-27 2023-01-24 中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司 燃气轮机主动控制气动冷却系统
EP4001116B1 (en) * 2020-11-18 2026-03-25 Airbus Operations, S.L.U. Air management system
US11946474B2 (en) * 2021-10-14 2024-04-02 Honeywell International Inc. Gas turbine engine with compressor bleed system for combustor start assist

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6615574B1 (en) 2000-01-14 2003-09-09 General Electric Co. System for combining flow from compressor bleeds of an industrial gas turbine for gas turbine performance optimization
US8056345B2 (en) * 2007-06-13 2011-11-15 United Technologies Corporation Hybrid cooling of a gas turbine engine
US8057157B2 (en) * 2007-10-22 2011-11-15 General Electric Company System for delivering air from a multi-stage compressor to a turbine portion of a gas turbine engine
JP5297114B2 (ja) 2008-08-06 2013-09-25 三菱重工業株式会社 ガスタービン
CN102112703B (zh) 2009-01-20 2014-07-23 三菱重工业株式会社 燃气轮机设备
JP5751982B2 (ja) 2011-08-11 2015-07-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電プラント及びその改造方法
JP2013057278A (ja) 2011-09-07 2013-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
RU2623336C2 (ru) 2012-03-30 2017-06-23 АНСАЛДО ЭНЕРДЖИА АйПи ЮКей ЛИМИТЕД Газовая турбина с регулируемой системой воздушного охлаждения
JP6320063B2 (ja) 2014-02-03 2018-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン、ガスタービンの制御装置、ガスタービンの冷却方法
GB201521937D0 (en) * 2015-12-14 2016-01-27 Rolls Royce Plc Gas turbine engine turbine cooling system

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