特許 5721568 冷却装置及び冷却水の漏洩検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5721568

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】冷却装置及び冷却水の漏洩検出方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/143 20060101AFI20150430BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20150430BHJP

   F02C 9/00 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/143

   F02C7/00 A

   F02C9/00 A

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-147307(P2011-147307)

(22)【出願日】2011年7月1日

(65)【公開番号】特開2013-15046(P2013-15046A)

(43)【公開日】2013年1月24日

【審査請求日】2014年5月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】日▲高▼ 孝平

(72)【発明者】

【氏名】豊田 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】小室 隆信

(72)【発明者】

【氏名】園田 隆

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 栄作

(72)【発明者】

【氏名】朝来野 二郎

【審査官】 米澤 篤

(56)【参考文献】

【文献】 再公表特許第２００２／０８４０９１（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開平９−１１２２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−３８４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１１９３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−８５１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ７／１４３

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｆ０２Ｃ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気口から吸い込まれて吸気通路内を吸気流れ方向に流れる吸入空気を冷却する冷却装置であって、
前記吸気通路内に設けられ、内部を流れる冷却水との熱交換によって前記吸入空気を冷却する伝熱部と、
前記吸入空気の湿分が前記伝熱部の表面に結露して生じる凝縮水をドレン水として排出するドレンラインと、
前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量を計測する流量計と、
前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の含水量との差分から、前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量の推定値を算出する算出部と、
前記流量計で計測されたドレン水の流量と、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値との比較結果に基づいて、前記伝熱部からの前記冷却水の漏洩の有無を判定する漏洩判定部とを備えることを特徴とする冷却装置。

【請求項2】

前記算出部は、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量との差分から前記ドレン水の流量の推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記漏洩判定部は、前記流量計で計測されたドレン水の流量の、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値に対する比が１よりも大きい第1閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記漏洩判定部は、前記流量計で計測されたドレン水の流量の、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値に対する偏差を所定期間にわたって積算した積算値が第２閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記伝熱部に前記冷却水を供給する冷凍機と、
前記冷凍機と前記伝熱部との間を前記冷却水が循環するように形成された閉回路の冷却水流路と、
前記冷却水流路に冷却水を補充する冷却水補充部とをさらに備え、
前記漏洩判定部によって前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、前記冷却水補充部から冷却水を前記冷却水流路に補充して所定期間運転を継続することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記所定期間の終期は、漏洩した前記冷却水によって前記吸気通路の下流側に配置された圧縮機の翼にエロージョンが発生する時点よりも前に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。

【請求項7】

吸気口から吸い込まれた吸入空気が吸気流れ方向に流れる吸気通路内において、前記吸入空気を熱交換器内の伝熱部の内部を流れる冷却水と熱交換させて冷却し、前記吸入空気の湿分が前記伝熱部の表面に結露して生じる凝縮水をドレン水としてドレンラインによって排出する冷却装置の前記伝熱部からの冷却水の漏洩を検知する方法であって、
前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量を計測する流量計測ステップと、
前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の含水量との差分から、前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量の推定値を算出する流量推定ステップと、
前記流量計測ステップで計測されたドレン水の流量と、前記流量推定ステップで算出されたドレン水の流量の推定値との比較結果に基づいて、前記伝熱部からの前記冷却水の漏洩の有無を判定する漏洩判定ステップとを備えることを特徴とする冷却水の漏洩検知方法。

【請求項8】

前記流量推定ステップでは、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量との差分から前記ドレン水の流量の推定値を算出することを特徴とする請求項７に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項9】

前記漏洩判定ステップでは、前記流量計測ステップで計測されたドレン水の流量の、前記流量推定ステップで算出されたドレン水の流量の推定値に対する比が１よりも大きい第1閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することを特徴とする請求項７又は８に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項10】

前記漏洩判定ステップでは、前記流量計測ステップで計測されたドレン水の流量の、前記流量推定ステップで算出されたドレン水の流量の推定値に対する偏差を所定期間にわたって積算した積算値が第２閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することを特徴とする請求項７又は８に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項11】

前記冷却装置は、前記伝熱部に前記冷却水を供給する冷凍機と、該冷凍機と前記伝熱部との間を前記冷却水が循環するように形成された閉回路の冷却水流路とを有し、
前記漏洩判定ステップにおいて前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、前記冷却水流路に冷却水を補充して所定期間運転を継続することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項12】

前記所定期間の終期は、漏洩した前記冷却水によって前記吸気通路の下流側に配置された圧縮機の翼にエロージョンが発生する時点よりも前に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項13】

前記伝熱部は複数のモジュールからなっており、
前記漏洩判定ステップで前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、前記伝熱部の各モジュールから生じるドレン水の流量を計測し、モジュールごとのドレン水の流量の計測結果に基づいて、前記冷却水が漏洩しているモジュールを特定する漏洩箇所特定ステップをさらに備えることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項14】

前記伝熱部は複数のモジュールからなっており、
前記漏洩判定ステップで前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、各モジュールへの前記冷却水の供給の有無による前記ドレンラインを流れるドレン水の流量の変化に基づいて、前記冷却水が漏洩しているモジュールを特定する漏洩箇所特定ステップをさらに備えることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【請求項15】

前記漏洩箇所特定ステップにより特定された前記モジュールへの冷却水の供給を停止する供給停止ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の冷却水の漏洩検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸気口から吸い込まれた吸入空気内に冷却水を流して吸入空気を冷却する冷却装置及びその冷却水の漏洩検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ガスタービンは、圧縮機に吸い込まれる吸入空気の温度によって影響を受けて出力が変動する。具体的には、吸入空気の温度が高くなるほど出力が低下する。このような出力低下を抑止するため、特許文献１には、圧縮機への空気供給ラインに吸入空気を冷却する冷却装置を設ける方法が開示されている。この冷却装置は、吸入空気の通路内に伝熱管を設け、この伝熱管内に冷凍機から供給された冷却水を流すことによって、吸入空気を冷却するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２５９７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の冷却装置では、伝熱管等の伝熱部が熱交換器内で破損して熱交換器内に冷却水が漏洩すると、この冷却水が吸入空気の流れによってガスタービンの圧縮機内に流入し、圧縮機の動翼や静翼等に衝突する。冷却水が動翼や静翼等に衝突するとエロージョンが生じ、耐久性に悪影響を及ぼしてしまう。また、冷却装置は冷却水を循環させる閉回路を形成しており、漏水によって水量が低下すると冷却水を熱交換器に供給する送水ポンプ内に水が無い状態になり、この状態のまま送水ポンプを駆動させると故障するため、直ちに冷却装置を停止する必要がある。そのためには、熱交換器内で冷却水の漏洩が生じた場合には、それを直ちに検出することが望ましいが、冷却水の漏洩を検出するための手段が無いという問題点があった。

【0005】

そこで、本発明は、このような問題を解決するものであって、冷却水の漏洩を検出可能な冷却装置及び冷却水の漏洩検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決する本発明に係る冷却装置は、吸気口から吸い込まれて吸気通路内を吸気流れ方向に流れる吸入空気を冷却する冷却装置であって、
前記吸気通路内に設けられ、内部を流れる冷却水との熱交換によって前記吸入空気を冷却する伝熱部と、
前記吸入空気の湿分が前記伝熱部の表面に結露して生じる凝縮水をドレン水として排出するドレンラインと、
前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量を計測する流量計と、
前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の含水量との差分から、前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量の推定値を算出する算出部と、
前記流量計で計測されたドレン水の流量と、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値との比較結果に基づいて、前記伝熱部からの前記冷却水の漏洩の有無を判定する漏洩判定部とを備えることを特徴とする。

【0007】

このように、流量計及び漏洩判定部を備えているので、吸気流れ方向の上流側における吸入空気の含水量及び吸気流れ方向の下流側における吸入空気の含水量からドレン水の流量の推定値を算出し、当該推定値とドレン水の流量の計測値との関係に基づいて冷却水が漏洩しているか否かを判定することで、冷却水の漏洩を検出することができる。

【0008】

また、前記算出部は、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量との差分から前記ドレン水の流量の推定値を算出してもよい。

【0009】

このように、算出部は、伝熱部の吸気流れ方向の上流側及び下流側における吸入空気の温度、湿度及び圧力から各含水量をそれぞれ算出するので、正確な含水量を算出することができる。これによって、冷却水の漏洩を精度良く検出することができる。

【0010】

また、前記漏洩判定部は、前記流量計で計測されたドレン水の流量の、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値に対する比が１よりも大きい第1閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することする。
このように、冷却水の漏洩の判定は、ドレン水の流量の推定値に対するドレン水の流量の計測値の比が第１閾値以上か否かで判定するため、漏洩の判定を速やかに行うことができる。

【0011】

また、前記漏洩判定部は、前記流量計で計測されたドレン水の流量の、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値に対する偏差を所定期間にわたって積算した積算値が第２閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断してもよい。
このように、ドレン水の流量の推定値とドレン水の流量の計測値との偏差を所定期間にわたって積算した積算値が第２閾値以上か否かで判定するため、漏洩の判定を速やかに行うことができる。

【0012】

また、前記伝熱部に前記冷却水を供給する冷凍機と、
前記冷凍機と前記伝熱部との間を前記冷却水が循環するように形成された閉回路の冷却水流路と、
前記冷却水流路に冷却水を補充する冷却水補充部とをさらに備え、
前記漏洩判定部によって前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、前記冷却水補充部から冷却水を前記冷却水流路に補充して所定期間運転を継続してもよい。

【0013】

このように、冷却水補充部を備えているため、冷却水が漏洩しても冷却水補充部から冷却水を補充することで、所定期間、冷却装置の運転を続けることができる。

【0014】

また、前記所定期間の終期は、漏洩した前記冷却水によって前記吸気通路の下流側に配置された圧縮機の翼にエロージョンが発生する時点よりも前に設定されていてもよい。

【0015】

このように、冷却水が漏洩しても直ちに冷却装置を停止せずに、圧縮機の翼にエロージョンが発生する時点よりも前まで冷却装置を運転し続けるため、圧縮機を有するタービン等の出力効率の低下を防止することができる。

【0016】

そして、本発明に係る冷却水の漏洩検知方法は、吸気口から吸い込まれた吸入空気が吸気流れ方向に流れる吸気通路内において、前記吸入空気を熱交換器内の伝熱部の内部を流れる冷却水と熱交換させて冷却し、前記吸入空気の湿分が前記伝熱部の表面に結露して生じる凝縮水をドレン水としてドレンラインによって排出する冷却装置の前記伝熱部からの冷却水の漏洩を検知する方法であって、
前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量を計測する流量計測ステップと、
前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の含水量との差分から、前記ドレンラインにおける前記ドレン水の流量の推定値を算出する流量推定ステップと、
前記流量計測ステップで計測されたドレン水の流量と、前記流量推定ステップで算出されたドレン水の流量の推定値との比較結果に基づいて、前記伝熱部からの前記冷却水の漏洩の有無を判定する漏洩判定ステップとを備えることを特徴とする。

【0017】

このように、吸気流れ方向の上流側における吸入空気の含水量及び吸気流れ方向の下流側における吸入空気の含水量からドレン水の流量の推定値を算出し、当該推定値とドレン水の流量の計測値との関係に基づいて冷却水が漏洩しているか否かを判定することで、冷却水の漏洩を検出することができる。

【0018】

また、前記流量推定ステップでは、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の上流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量と、前記伝熱部の前記吸気流れ方向の下流側における前記吸入空気の温度、湿度及び圧力から見積もった含水量との差分から前記ドレン水の流量の推定値を算出してもよい。

【0019】

このように、伝熱部の吸気流れ方向の上流側及び下流側における吸入空気の温度、湿度及び圧力から各含水量をそれぞれ算出するので、正確な含水量を算出することができる。これによって、冷却水の漏洩を精度良く検出することができる。

【0020】

また、前記漏洩判定ステップでは、前記流量計で計測されたドレン水の流量の、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値に対する比が１よりも大きい第1閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することとしてもよい。
このように、ドレン水の流量の推定値に対するドレン水の流量の計測値の比が第１閾値以上か否かで判定するため、漏洩の判定を速やかに行うことができる。

【0021】

また、前記漏洩判定ステップでは、前記流量計で計測されたドレン水の流量の、前記算出部で算出されたドレン水の流量の推定値に対する偏差を所定期間にわたって積算した積算値が第２閾値以上である場合に、前記冷却水が前記伝熱部から漏洩していると判断することとしてもよい。
このように、ドレン水の流量の推定値とドレン水の流量の計測値との偏差を所定期間にわたって積算した積算値が第２閾値以上か否かで判定するため、漏洩の判定を速やかに行うことができる。

【0022】

前記冷却装置は、前記伝熱部に前記冷却水を供給する冷凍機と、該冷凍機と前記伝熱部との間を前記冷却水が循環するように形成された閉回路の冷却水流路とを有し、
前記漏洩判定ステップにおいて前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、前記冷却水流路に冷却水を補充して所定期間運転を継続することとしてもよい。

【0023】

このように、冷却水が漏洩しても冷却水を補充することで、所定期間、冷却装置の運転を続けることができる。

【0024】

前記所定期間の終期は、漏洩した前記冷却水によって前記吸気通路の下流側に配置された圧縮機の翼にエロージョンが発生する時点よりも前に設定されていてもよい。

【0025】

このように、冷却水が漏洩しても直ちに冷却装置を停止せずに、圧縮機の翼にエロージョンが発生する時点よりも前まで冷却装置を運転し続けるため、圧縮機を有するタービン等の出力効率の低下を防止することができる。

【0026】

前記伝熱部は複数のモジュールからなっており、
前記漏洩判定ステップで前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、前記伝熱部の各モジュールから生じるドレン水の流量を計測し、モジュールごとのドレン水の流量の計測結果に基づいて、前記冷却水が漏洩しているモジュールを特定する漏洩箇所特定ステップをさらに備えることとしてもよい。

【0027】

このように、各モジュールに生じるドレン水の流量をそれぞれ計測し、各モジュールごとの流量値に基づいて漏洩の有無を判定することで、冷却水が漏洩しているモジュールを特定することができる。また、モジュールで冷却水の漏洩が生じても、この漏洩しているモジュールへの冷却水の供給を停止し、漏洩していないモジュールへの冷却水の供給を続けることで、吸入空気を冷却し続けることができる。そして、モジュールで冷却水の漏洩が生じても、モジュールごと交換することができるため、修理作業を短時間、且つ容易に実施して冷却装置を迅速に復旧させることができる。

【0028】

また、前記伝熱部は複数のモジュールからなっており、
前記漏洩判定ステップで前記冷却水の漏洩が発生したと判定された場合、各モジュールへの前記冷却水の供給の有無による前記ドレンラインを流れるドレン水の流量の変化に基づいて、前記冷却水が漏洩しているモジュールを特定する漏洩箇所特定ステップをさらに備えることとしてもよい。

【0029】

このように、ドレン水の流量を計測しながら、各モジュールごとに冷却水を停止する際に、冷却水が漏洩していないモジュールへの冷却水の供給を停止してもドレン水の流量は減少しないが、冷却水が漏洩しているモジュールへの冷却水の供給を停止すると、ドレン水の流量が減少する。これによって、ドレン水の流量が減少したときに、冷却水の供給を停止していたモジュールから漏洩していることを特定できる。

【0030】

また、前記漏洩箇所特定ステップにより特定された前記モジュールへの冷却水の供給を停止する供給停止ステップをさらに備えることとしてもよい。

【0031】

このように、漏洩が生じているモジュールへの冷却水の供給を停止し、漏洩していない他のモジュールへの冷却水の供給を続けることで、吸入空気を冷却し続けることができる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、冷却装置の冷却水の漏洩を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の第一実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置の系統図である。

【図2】モジュールの斜視図である。

【図3】冷却水の漏洩検出手順を示すフロー図である。

【図4】冷却水の他の漏洩検出手順を示すフロー図である。

【図5】本発明の第二実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置の系統図である。

【図6】本発明の第三実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置の系統図である。

【図7】本発明の第四実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置の系統図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明に係る冷却装置について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、冷却装置をガスタービンの上流側に設けた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、一般的な冷却装置にも適用することができる。また、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0035】

図１は、本発明の第一実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置の系統図である。
図１に示すように、冷却装置１は、ガスタービン２の圧縮機４の上流側に設けられた熱交換器１０と、熱交換器１０に送る水を冷却する冷凍機２４とを備えている。熱交換器１０の吸気口１１から吸い込まれた吸入空気は、熱交換器１０によって冷却されて冷却空気となり、ミストエリミネータ６を介して圧縮機４に流入する。圧縮機４に流入した冷却空気は圧縮空気となり、当該圧縮空気と燃料とが燃焼器８へ導入されて燃焼する。この燃焼によって燃焼器８で燃焼ガスが発生し、燃焼ガスによってタービン９が駆動される。

【0036】

熱交換器１０と冷凍機２４とは、冷凍機２４から熱交換器１０へ冷却水を送給する第１送給管３０及び熱交換器１０から冷凍機２４へ冷却水を送給する第２送給管３２で接続されており、冷却水が循環可能な閉回路を形成している。また、第１送給管３０の冷凍機２４側の端部に、冷凍機２４で冷却された冷却水を熱交換器１０に供給する循環用ポンプ２６が接続されている。

【0037】

また、第２送給管３２の冷凍機２４側の端部に、冷却水の温度変化による体積変動を吸収する密閉式の膨張タンク２２が接続されている。

【0038】

そして、膨張タンク２２と冷凍機２４との間の第２送給管３２には、冷却水補充部４０が接続されている。冷却水補充部４０は、冷却水を貯留するタンク４２と、タンク４２内の冷却水を供給する補充用ポンプ４４とを備えている。補充用ポンプ４４は、可変吐出機能を有しており、閉回路内へ供給する水の量を調整することができる。

【0039】

熱交換器１０内に冷却水を流す伝熱管１３（伝熱部に相当）は、複数のモジュール１２から構成されている。各モジュール１２の伝熱管１３には、複数の伝熱板１４（伝熱部に相当）が接続されている。
各伝熱管１３の一端は、複数系統に分割された第１送給管３０の一端側枝部に接続されている。また、各伝熱管１３の他端は、複数系統に分割された第２送給管３２の一端側枝部に接続されている。冷凍機２４から供給された冷却水は、第１送給管３０を通過して各伝熱管１３内にそれぞれ分配して供給される。そして、熱交換器１０で温められた後、第２送給管３２に集水されて、冷凍機２４に戻る。

【0040】

図２は、モジュール１２の斜視図である。
図２に示すように、複数の伝熱板１４間を吸入空気が通過すると冷却されて、伝熱板１４に凝縮水が付着する。伝熱板１４に付着した凝縮水は重力で下方へ流下し、熱交換器１０の下部に設けられたドレン板１６に流れ落ちる。ドレン板１６に流れ落ちた凝縮水は、一箇所に集められて、ドレン水として集中ドレンライン１８にて排出される。

【0041】

また、図１に示すように、伝熱板１４に付着した凝縮水のごく一部は霧状になって冷却空気とともに飛散し、ミストエリミネータ６に流入する。飛散した霧状の水分は、ミストエリミネータ６で捕集されて、集中ドレンライン１８に送給される。

【0042】

集中ドレンライン１８には、ドレン水の流量を計測する流量計５０が設けられている。これによって、熱交換器１０で生じたドレン水とミストエリミネータ６で捕集された水との合計流量を計測することができる。

【0043】

また、熱交換器１０は、吸入空気の温度及び湿度をそれぞれ計測する第１温度計５１及び第１湿度計５２を吸気口１１に備えている。なお、吸入空気の気圧を大気圧としているため、気圧計を設けていないが、気圧計を設けてもよい。
さらに、熱交換器１０は、冷却されて排気口１９側から排出される冷却空気の温度を計測する第２温度計５４を排出口１９に備えている。なお、冷却空気の気圧を大気圧としているため、気圧計を設けていないが、気圧計を設けてもよい。また、熱交換器１０で冷却された冷却空気は露点以下に冷却されているため、冷却空気の湿度を１００％としているが、湿度計を設けてもよい。
吸入空気の温度及び湿度、並びに冷却空気の温度は、冷却装置１が稼働しているときは、常時、測定されている。

【0044】

冷却装置１は、第１温度計５１、第１湿度計５２及び第２温度計５４からの出力を受信して演算処理する算出部３１と、算出部３１で算出された結果に基づいて熱交換器１０内で冷却水が漏洩しているか否かを判定する漏洩判定部３４と、漏洩判定部３４の判定結果に基づいて冷却水補充部４０等を制御する制御部３５とを備えている。算出部３１、漏洩判定部３４及び制御部３５は、熱交換器１０から離れた位置に設置されている管理室のコントローラ３３内に設けられている。

【0045】

算出部３１は、上記各計測器５１、５２、５４から出力された各計測値に基づいて、吸入空気の含水量と冷却空気の含水量との差分値から、集中ドレンライン１８におけるドレン水の流量の推定値Ｆｅを次式（１）にて算出する。
Ｆｅ＝（（Ｈ１×Ｗ１／１００）−（１００×Ｗ２／１００））×Ａ ・・・式（１）
ここで、Ｆｅ：ドレン水の流量の推定値（ｇ／ｓ）、Ｈ１：第１湿度計５２にて計測された湿度（％）、Ｗ１：第１温度計５１にて計測された温度Ｔ１（℃）で、且つ大気圧時における飽和水蒸気量（ｇ／ｍ^３）、Ｗ２：第２温度計５４にて計測された温度Ｔ２（℃）で、且つ大気圧時における飽和水蒸気量（ｇ／ｍ^３）、Ａ：ガスタービン２の吸入空気流量（ｍ^３／ｓ）である。 なお、上述したように、冷却空気の湿度を１００％としている。

【0046】

また、漏洩判定部３４は、算出部３１から出力されたドレン水の流量の推定値Ｆｅと、流量計５０から出力されたドレン水の流量の計測値Ｆｍとを比較して、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比が第１閾値以上の場合に、冷却水が漏洩していると判定する。
一方、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比が第１閾値未満の場合には、冷却水は漏洩していないと判定する。
ここで、第１閾値とは、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比（Ｆｍ／Ｆｅ）であり、本実施形態では、この比を１．１とした。なお、この比１．１は、流量計５０の測定誤差や熱交換器１０本体内に残留する水量等を考慮して設定した値であって、この値に限定されるものではなく、流量計５０の精度、熱交換器１０の容積量に応じて、１よりも大きい値に決定することができる。

【0047】

漏洩判定部３４は、冷却水が漏洩していると判定すると、その旨を算出部３１及び制御部３５にそれぞれ出力する。その出力を受け付けた算出部３１は、ドレン水の流量の計測値Ｆｍからドレン水の流量の推定値Ｆｅを減算して漏水量Ｓを算出し、その算出結果を制御部３５に出力する。
また、冷却水が漏洩している旨の出力を受け付けた制御部３５は、警報装置３６の警報を鳴らすとともに、供給補充用ポンプ４４を駆動して閉回路内に水を供給する。このとき、制御部３５は、算出部３１より出力された漏水量Ｓの算出結果と同量の水を供給するように補充用ポンプ４４の可変機構を制御する。そして、漏水量Ｓと同量の水を閉回路内に供給し続けて、閉回路内の水量を一定に保つ。

【0048】

また、漏洩判定部３４は、冷却水が漏洩していると判定すると、その旨をタイマー３７にも出力する。その出力を受け付けたタイマー３７は、冷却水が漏洩していると判定された時点からの経過時間ｔを計測する。そして、タイマー３７は、その経過時間ｔが所定期間ｔ_ｔｈに達すると、制御部３５にその所定期間ｔ_ｔｈに達した旨を出力する。この出力を受け付けた制御部３５は、供給補充用ポンプ４４を停止する。
所定期間ｔ_ｔｈは、圧縮機４の動翼や静翼等に水によるエロージョンが発生したり、コーティングが剥離したりするまでとする。なお、ガスタービン２の場合においては、日中運転して夜間停止するＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ Ｓｔａｒｔ ａｎｄ Ｓｔｏｐ）や平日運転して週末停止するＷＳＳ（Ｗｅｅｋｌｙ Ｓｔａｒｔ ａｎｄ Ｓｔｏｐ）等の断続的な運転を行うときがある。係る場合には、所定期間ｔ_ｔｈを、例えば、朝から夕方までと設定したり、月曜日の朝から金曜日の夕方までと設定したりしてもよい。

【0049】

次に、冷却水の漏洩検出手順について説明する。

【0050】

図３は、冷却水の漏洩検出手順を示すフロー図である。
図３に示すように、まず、吸入空気の温度及び湿度をそれぞれ第１温度計５１及び第１湿度計５２にて計測し、冷却空気の温度を第２温度計５４にて計測する。また、ドレン水の流量を流量計５０で計測する（ステップＳ１０）。

【0051】

次に、算出部３１は、第１温度計５１、第１湿度計５２、第２温度計５４から出力された各計測値に基づいて、吸入空気の含水量と冷却空気の含水量との差分値からドレン水の流量の推定値Ｆｅを上記式（１）にて算出する（ステップＳ２０）。

【0052】

次に、漏洩判定部３４は、ドレン水の流量の推定値Ｆｅと、流量計５０から出力されたドレン水の流量の計測値Ｆｍとを比較して、冷却水の漏洩を判定する（ステップＳ３０）。ここで、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比が１．１以上の場合は、冷却水が漏洩していると判定する。

【0053】

冷却水が漏洩していると判定された場合、タイマー３７が経過時間ｔの計測を開始する（ステップＳ４０）。続いて、制御部３５は、警報機３６の警報を鳴らす（ステップＳ５０）。

【0054】

また、制御部３５は、補充用ポンプ４４を駆動して冷却水を閉回路に供給する（ステップＳ６０）。このとき、補充用ポンプ４４の吐出量が漏水量Ｓと同じになるように補充用ポンプ４４の可変機構を調整する。

【0055】

次に、タイマー３７は、その経過時間ｔが所定期間ｔ_ｔｈに達するか否かを判定する（ステップＳ７０）。ここで、その経過時間ｔが所定期間ｔ_ｔｈ以上の場合、制御部３５が補充用ポンプ４４を停止して冷却水の供給を止める（ステップＳ８０）。経過時間ｔが所定期間ｔ_ｔｈ未満の場合は、経過時間ｔの計測を継続する。

【0056】

一方、ステップＳ３０において、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比が１．１未満の場合には、ステップＳ２０に戻ってドレン水の流量の推定値Ｆｅを算出する。

【0057】

上述したように、本実施形態の冷却装置１は、吸入空気の含水量と冷却空気の含水量とからドレン水の流量の推定値Ｆｅを算出し、当該ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比が１．１以上の場合に、熱交換器１０内で冷却水が漏洩していると判定することで、冷却水の漏洩を検出することができる。このとき、各計測器５１、５２、５４で計測された温度や湿度の計測結果に基づいて吸入空気及び冷却空気の含水量をそれぞれ算出するため、正確な含水量を算出することができる。これによって、冷却水の漏洩を精度良く検出することができる。そして、第１温度計５０、第２温度計５４及び第１湿度計５２は、一般的なものを用いることができるので、冷却装置１を安価に構築することができる。
また、漏水を判定する際は、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比が第１閾値以上か否かで判定するため、漏洩の判定を速やかに行うことができる。
また、冷却水補充部４０を備えているため、冷却水が漏洩しても水を補充することで、所定期間ｔ_ｔｈ、冷却装置１の運転を続けることができる。さらに、冷却水が漏洩しても直ちに冷却装置１を停止せずに、圧縮機４の回転翼にエロージョンが発生する前まで冷却装置１を運転し続けるため、ガスタービン２の出力効率の低下を防止することができる。

【0058】

なお、本実施形態では、漏水を判定する際の第１閾値として、ドレン水の流量の推定値Ｆｅに対するドレン水の流量の計測値Ｆｍの比を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、ドレン水の流量の計測値Ｆｍからドレン水の流量の推定値Ｆｅを減じた値を所定時間にわたって積算した積算漏水量Ｖを用いてもよい。以下に、ドレン水の流量の計測値Ｆｍからドレン水の流量の推定値Ｆｅを減じた値を所定時間積算した積算漏水量Ｖを用いた場合における漏水の判定方法について説明する。以下の説明において、上記の実施例に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

【0059】

図４は、冷却水の他の漏洩検出手順を示すフロー図である。
図４に示すように、まず、上述したステップＳ１０及びステップＳ２０を実施する。
次に、ドレン水の流量の推定値Ｆｅと、ドレン水の流量の計測値Ｆｍとの偏差ΔＦを算出する（ステップＳ１３０）。冷却水が漏洩していない場合、ドレン水の流量の推定値Ｆｅとドレン水の流量の計測値Ｆｍとは等しくなるので、偏差ΔＦは０（ゼロ）となる。しかしながら、実際は流量計５０の計測結果が誤差を含んでいるため、偏差ΔＦは正の値になったり、負の値になったりする。一方、冷却水が漏洩している場合、ドレン水の流量の計測値Ｆｍはドレン水の流量の推定値Ｆｅよりも大きくなるので、偏差ΔＦは常に正の値となる。そこで、漏洩を精度良く検出するために、偏差ΔＦを所定時間積算した積算漏水量Ｖを用いる。

【0060】

偏差ΔＦを所定時間積算した積算漏水量Ｖを次式（２）にて算出する（ステップＳ１４０）。

そして、式（２）にて算出された積算漏水量Ｖと予め設定された所定値Ｖｔｈとを比較して、積算漏水量Ｖが所定値Ｖｔｈ以上の場合に、冷却水が漏洩していると判定する（ステップ１５０）。なお、所定値Ｖｔｈとは、流量計５０の測定誤差や熱交換器１０本体内に残留する水量等を考慮して設定される予測総漏水量であって、設計等によって適宜、決定する。

【0061】

次に、積算漏水量Ｖが所定値Ｖｔｈ以上の場合は、上述したステップＳ４０〜Ｓ８０を実施する。一方、積算漏水量Ｖが所定値Ｖｔｈ未満の場合は、ステップＳ２０に戻ってドレン水の流量の推定値Ｆｅを算出する。

【0062】

次に、本発明の第二実施形態について説明する。
本発明の第二実施形態に係る冷却装置６１は、第一実施形態の第１送給管３０の一端側枝部に複数のバルブを新たに設けたものである。

【0063】

図５は、本発明の第二実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置６１の系統図である。
図５に示すように、本実施形態に係る冷却装置６１は、第１送給管３０の各一端側枝部に接続されたモジュール１２の入口側のバルブ６２と、第２送給管３２の各一端側枝部に接続されたモジュール１２の出口側のバルブ６４とを備えている。このバルブ６２、６４は、モジュール１２と同じ数だけ複数設けられている。各バルブ６２、６４は、制御部３５から出力された信号によって開閉可能である。
漏洩判定部３４によって冷却水が漏洩していると判定され、かつ、漏洩しているモジュール１２が特定されている場合において、制御部３５は、冷却水が漏れているモジュール１２のバルブ６２、６４を閉じる。バルブ６２を閉じることで、冷却水が漏れているモジュール１２への冷却水の供給を停止する。また、バルブ６４を閉じることで、バルブ６２を閉じた際に、モジュール１２の出口側からモジュール１２内へ冷却水が逆流することを防止する。
一方、冷却水が漏洩していると判定されても、漏洩しているモジュール１２が特定されていない場合は、漏洩箇所を特定するステップを実施する（図示しない）。当該ステップでは、流量計５０でドレン水の流量を計測しながら、各モジュール単位でバルブ６２、６４を閉じることで当該バルブ６２、６４の間に位置するモジュール１２への冷却水の供給を停止する。冷却水の供給を停止する作業は各モジュール単位で交互に行う。このとき、漏洩していないモジュール１２への冷却水の供給を停止してもドレン水の流量は減少しないが、漏洩しているモジュール１２への冷却水の供給を停止すると、ドレン水の流量が減少する。これによって、ドレン水の流量が減少したときに、冷却水の供給を停止していたモジュール１２から漏水していることを特定できる。漏水しているモジュール１２が特定できたら、冷却水が漏れているモジュール１２のバルブ６２、６４を閉じる。

【0064】

上述したように、本実施形態における冷却装置６１によれば、第一実施形態の効果に加えて、各モジュール１２への冷却水の供給を停止可能なバルブ６２、６４が設けられているとともに、流量計５０が複数の各モジュール１２で生じるドレン水をまとめて排出する集中ドレンライン１８に設けられているため、流量計５０でドレン水の流量を計測しながら、各モジュール１２単位で交互に停止することで、冷却水が漏洩しているモジュール１２を特定できる。また、冷却水が漏洩しているモジュール１２のバルブ６２、６４を閉止することで、冷却水の漏洩を止めることができる。そして、冷却水が漏洩していないモジュール１２には冷却水を供給することで、冷却装置６１を稼働し続けることができる。
また、漏洩が生じても、モジュール１２ごと交換することができるため修理作業を短時間、且つ容易に実施できる。これによって、冷却装置６１を迅速に復旧させることができる。さらに、１台の流量計５０でドレン水の流量を計測するため、冷却装置６１を小型化でき、製作が容易となる。
なお、本実施形態では、漏洩しているモジュール１２を特定する方法として、バルブ６２、６４を各モジュール単位で交互に閉じる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

【0065】

次に、本発明の第三実施形態について説明する。
本発明の第三実施形態に係る冷却装置７１は、モジュール１２用で生じるドレン水の流量を計測する流量計５０を複数設けたものである。

【0066】

図６は、本発明の第三実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置７１の系統図である。
図６に示すように、本実施形態に係る熱交換器１０の下部に、各モジュール１２に生じるドレン水を集水するためのドレン板１６が設けられている。ドレン板１６は、モジュール１２と同じ数だけ複数設けられている。各ドレン板１６で集水されたドレン水は、各ドレン板１６に接続されたドレンライン７２にてそれぞれ排出される。そして、各ドレンライン７２に流量計５０が接続されている。流量計５０は、各ドレン板１６と同じ数だけ、すなわち、モジュール１２の数と同じだけ設けられている。これによって、各モジュール１２で生じたドレン水の流量をそれぞれ計測することができる。

【0067】

本実施形態に係る冷却装置７１の漏洩判定部３４で、冷却水の漏洩を判定する場合は、各流量計５０で計測された各ドレンライン７２の流量の計測値Ｆｍと、ドレン水の流量の推定値Ｆｅをモジュール１２の個数ｎで除した各ドレンライン７２の流量の推定値Ｆｅｎとを比較して、第一実施形態と同様に、各ドレンライン７２の流量の推定値Ｆｅｎに対する各ドレンライン７２の流量の計測値Ｆｍの比が１．１以上の場合、冷却水が漏水していると判定するとともに、漏洩しているモジュール１２を特定する。続いて、制御部３５が漏洩しているモジュール１２のバルブ６２、６４を閉じる。

【0068】

上述したように、本実施形態における冷却装置７１によれば、各モジュール１２に対してそれぞれ流量計５０が設けられているため、各流量計５０のドレン水の流量の計測値Ｆｍと各ドレンライン７２の流量の推定値Ｆｅｎとを比較することで、冷却水が漏洩しているモジュール１２を特定できる。また、各モジュール１２に対してそれぞれバルブ６２、６４が設けられているため、冷却水が漏洩しているモジュール１２のバルブ６２、６４を閉止することで、漏洩を止めることができる。そして、冷却水が漏洩していないモジュール１２には冷却水を供給することで、冷却装置７１を稼働し続けることができる。

【0069】

次に、本発明の第四実施形態について説明する。

【0070】

図７は、本発明の第四実施形態に係るガスタービン吸気の冷却装置８１の系統図である。
図７に示すように、本実施形態に係る冷却装置８１は、第１送給管３０の他端部に接続されたバルブ６２を備えている。また、冷却装置８１は、第三実施形態と同様に、各モジュール１２と同じ数のドレン板１６及び流量計５０を備えている。

【0071】

本実施形態に係る冷却装置８１の漏洩判定部３４で、冷却水の漏洩を判定する場合は、第三実施形態と同様に、各ドレンライン７２の流量の推定値Ｆｅｎに対する各ドレンライン７２の流量の計測値Ｆｍの比が１．１以上の場合、冷却水が漏水していると判定する。続いて、冷却水が漏洩している旨の出力を受け付けた制御部３５は、バルブ６２を閉じるとともに、循環用ポンプ２６を停止して、熱交換器１０への冷却水の供給を停止する。

【0072】

上述したように、本実施形態における冷却装置８１によれば、第三実施形態と同様に、各モジュール１２に対してそれぞれ流量計５０が設けられているため、各流量計５０のドレン水の流量の計測値Ｆｍと各ドレンライン７２の流量の推定値Ｆｅｎとを比較することで、冷却水が漏洩しているか否かを判定できる。また、第１送給管３０の循環用ポンプ２６側の端部にバルブ６２が設けられているため、漏洩が生じても、このバルブ６２を閉止するとすべてのモジュール１２への冷却水の供給を停止することができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 冷却装置
２ ガスタービン
４ 圧縮機
６ ミストエリミネータ
８ 燃焼器
９ タービン
１０ 熱交換器
１１ 吸気口
１２ モジュール
１３ 伝熱管（伝熱部）
１４ 伝熱板（伝熱部）
１６ ドレン板
１８ 集中ドレンライン
１９ 排出口
２２ 膨張タンク
２４ 冷凍機
２６ 循環用ポンプ
３０ 第１送給管
３１ 算出部
３２ 第２送給管
３３ コントローラ
３４ 漏洩判定部
３５ 制御部
３６ 警報装置
３７ タイマー
４０ 冷却水補充部
４２ タンク
４４ 補充用ポンプ
５０ 流量計
５１ 第１温度計
５２ 第１湿度計
５４ 第２温度計
６１ 第２実施形態の冷却装置
６２、６４ バルブ
７１ 第３実施形態の冷却装置
８１ 第４実施形態の冷却装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】