特許 5901225 ガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法

(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】5901225

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月6日

(54)【発明の名称】ガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/18 20060101AFI20160324BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20160324BHJP

   F02C 9/00 20060101ALI20160324BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20160324BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/18 A

   F02C7/00 A

   F02C9/00 A

   F01D25/12 E

   F02C7/18 E

【請求項の数】13

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-234823(P2011-234823)

(22)【出願日】2011年10月26日

(65)【公開番号】特開2013-92112(P2013-92112A)

(43)【公開日】2013年5月16日

【審査請求日】2014年8月1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】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】村上 雅幸

(72)【発明者】

【氏名】藤井 智子

【審査官】 橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第０３／０７４８５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−０５４６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５１９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５７０４５６４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０８−２８４６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１９８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０２６３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ １／００−１５／１２

２３／００−２５／３６

Ｆ０２Ｃ １／００− ９／５８

Ｆ２３Ｒ ３／００− ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼用空気を吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
前記タービンの駆動により発電する発電機と、
前記圧縮機から抽気した一部の前記圧縮空気を前記タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、
前記冷却空気導入系統中の前記圧縮空気を冷却する冷却手段と、
外気温度を検知する外気温度計と、
前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、前記外気温度計で検知された前記外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力を抑制制御する冷却制御器と、
を備え、
前記冷却手段は複数の冷却機を有し、
前記冷却制御器は、前記外気温度が予め定めた設定温度以上であるか否かに応じて、前記冷却機の運転台数を定める運転設定部を有し、
前記運転設定部は、複数の前記冷却機の運転台数を、前記外気温度が前記設定温度以上のときには予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とし、
前記冷却制御器は、前記冷却機の駆動量を求める駆動量演算部を有し、
前記駆動量演算部は、
前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量を求める第一駆動量演算部と、
前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量を求める第二駆動量演算部と、を有し、
前記冷却制御器は、
前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、
前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する切替部を有する
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項2】

請求項１に記載のガスタービン設備において、
前記第一駆動量演算部は、前記発電機の出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された前記発電機の出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、
前記第二駆動量演算部は、前記発電機の出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された前記発電機の出力に対応する該冷却機の駆動量を求める、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項3】

請求項１または２に記載のガスタービン設備において、
前記第一駆動量演算部は、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求め、
前記第二駆動量演算部は、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項4】

請求項３に記載のガスタービン設備において、
前記第一駆動量演算部及び前記第二駆動量演算部が用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係である、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項5】

請求項４に記載のガスタービン設備において、
前記圧縮機は、前記発電機の出力に応じて前記燃焼用空気の吸込流量を調節する空気吸込量調節手段を有し、
前記第一駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記空気吸込量調節手段の駆動量と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び前記空気吸込量調節手段の駆動量に対応する該冷却機の駆動量を求め、
前記第二駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記空気吸込量調節手段の駆動量と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び前記空気吸込量調節手段の駆動量に対応する該冷却機の駆動量を求める、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項6】

請求項４または５に記載のガスタービン設備において、
前記冷却空気導入系統の出口における前記圧縮空気の温度を検知する冷却空気温度計を備え、
前記駆動量演算部は、前記冷却空気温度計で検知された前記圧縮空気の温度と予め定めた目標温度との偏差に応じて、前記第一駆動量演算部が求めた前記駆動量及び前記第二駆動量演算部が求めた前記駆動量を補正するフィードバック制御部を有し、
前記切替部は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力する、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項7】

請求項４から６のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、
前記運転設定部は、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りるか否か判断し、冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りると判断すると、該故障冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分の冷却機を定め、
前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機の台数が自身が定めた運転台数に足りると判断され、且つ前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記冷却機に対して、前記第一駆動量演算部と前記第二駆動量演算部とのうちで該運転台数に対応する駆動量を求める駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項8】

請求項４から７のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、
前記運転設定部は、前記外気温度が前記設定温度以上のときに、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機のうちから前記第二台数分の冷却機を定め、
前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記第二台数分の前記冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項9】

請求項２から８のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
前記冷却機は、ファンと、該ファンを回転させるモータと、該モータに供給する電力を変化させて該モータの回転数を変えるインバータと、を有し、
前記冷却制御器は、前記冷却機の前記インバータを制御することで、前記モータの駆動量を制御する、
ことを特徴とするガスタービン設備。

【請求項10】

燃焼用空気を吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器からの該燃焼ガスにより駆動するタービンと、該圧縮機から抽気した一部の該圧縮空気を該タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、該冷却空気導入系統中の該圧縮空気を冷却して冷却空気を生成する冷却手段と、を備えているガスタービン設備の冷却空気制御方法において、
前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力を抑制制御し、
前記冷却手段は複数の冷却機を有しており、
前記外気温度が予め定めた設定温度以上のときには、複数の前記冷却機のうちの運転台数を予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには、該運転台数を該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とする運転設定工程を、実行し、
前記第一台数の際には、前記冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算工程を実行し、
前記第二台数の際には、前記冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算工程を実行し、
前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力する出力工程を実行する
ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

【請求項11】

請求項１０に記載のガスタービン設備の冷却空気制御方法において、
前記第一駆動量演算工程では、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求め、
前記第二駆動量演算工程では、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求める
ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

【請求項12】

請求項１１に記載のガスタービン設備の冷却空気制御方法において、
前記第一駆動量演算工程及び前記第二駆動量演算工程で用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係である、
ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

【請求項13】

請求項１２に記載のガスタービン設備の冷却空気制御方法において、
前記第一駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記発電機の出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記発電機の出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、
前記第二駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記発電機の出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記発電機の出力に対応する該冷却機の駆動量を求める、
ことを特徴とするガスタービン設備の冷却空気制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機、燃焼器及びタービンを備えているガスタービン設備、及びその冷却空気制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービン設備では、燃焼器からの高温の燃焼ガスから、タービン内の動翼や静翼、さらにケーシング等を保護するために、圧縮機の途中から圧縮空気の一部を抽気し、これを冷却し、冷却空気としてタービン内に供給している。

【0003】

例えば、以下の特許文献１に記載のガスタービン設備では、圧縮機の途中から圧縮空気の一部を抽気し、これをタービンの運転状況に応じて空気冷却器で冷却し、冷却空気としてタービン内に供給している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−５４６６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、タービンの高効率化に伴いタービン内に供給する冷却空気の温度を下げることが検討されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術を利用して、圧縮機の途中から抽気した圧縮空気を安易に冷却すると、場合によって、圧縮空気中の水分が結露し、一部が液滴としてタービン内に流れ込むことで、タービン内を損傷させるおそれがある、という問題点がある。

【0006】

そこで、本発明では、圧縮機からの圧縮空気を冷却空気として利用する場合、この圧縮空気中の水分の一部が液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができるガスタービン設備、及びその冷却空気制御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】

【0007】

上記問題点を解決するための発明に係るガスタービン設備は、燃焼用空気を吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンの駆動により発電する発電機と、前記圧縮機から抽気した一部の前記圧縮空気を前記タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、前記冷却空気導入系統中の前記圧縮空気を冷却する冷却手段と、外気温度を検知する外気温度計と、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、前記外気温度計で検知された前記外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力を抑制制御する冷却制御器と、を備え、前記冷却手段は複数の冷却機を有し、前記冷却制御器は、前記外気温度が予め定めた設定温度以上であるか否かに応じて、前記冷却機の運転台数を定める運転設定部を有し、前記運転設定部は、複数の前記冷却機の運転台数を、前記外気温度が前記設定温度以上のときには予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とし、前記冷却制御器は、前記冷却機の駆動量を求める駆動量演算部を有し、前記駆動量演算部は、前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量を求める第一駆動量演算部と、前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量を求める第二駆動量演算部と、を有し、前記冷却制御器は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力する切替部を有することを特徴とする。

【0008】

当該ガスタービン設備では、冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、冷却手段の冷却能力が抑制制御されるので、圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができる。さらに、当該ガスタービン設備では、検知された外気温度が設定温度未満のときには、設定温度以上のときの第一台数よりも少ない第二台数の冷却機が運転されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができる。加えて、当該ガスタービン設備では、外気温度に応じて、冷却機の運転台数のみならず、冷却機の駆動量も制御されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができると共に、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

【0009】

ここで、前記ガスタービン設備において、前記第一駆動量演算部は、前記発電機の出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された前記発電機の出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算部は、前記発電機の出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された前記発電機の出力に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。

【0010】

さらに、前記ガスタービン設備において、前記第一駆動量演算部は、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算部は、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。

【0011】

前記ガスタービン設備において、前記第一駆動量演算部及び前記第二駆動量演算部が用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係であってもよい。

【0013】

また、前記ガスタービン設備において、前記第一駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算部は、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。なお、前記圧縮機が、前記タービンの出力に応じて前記燃焼用空気の吸込流量を調節する空気吸込量調節手段を有している場合、前記第一駆動量演算部及び前記第二駆動量演算部は、前記タービンの出力の代わりに、前記空気吸込量調節手段の駆動量を用いてもよい。

【0014】

当該ガスタービン設備では、タービン出力又は空気吸込量調節手段の駆動量に応じて圧縮機の空気圧縮率が変化し、圧縮機から抽気した圧縮空気の温度が変化しても、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

【0015】

また、前記ガスタービン設備において、前記冷却空気導入系統の出口における前記圧縮空気の温度を検知する冷却空気温度計を備え、前記駆動量演算部は、前記冷却空気温度計で検知された前記圧縮空気の温度と予め定めた目標温度との偏差に応じて、前記第一駆動量演算部が求めた前記駆動量及び前記第二駆動量演算部が求めた前記駆動量を補正するフィードバック制御部を有し、前記切替部は、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力し、前記運転設定部が複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量について前記フィードバック制御部で補正された量を出力してもよい。

【0016】

当該ガスタービン設備では、冷却空気の温度を正確に目標温度にすることができる。

【0017】

また、前記ガスタービン設備において、複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、前記運転設定部は、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りるか否か判断し、冷却機の台数が自身で定めた運転台数に足りると判断すると、該故障冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分の冷却機を定め、前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機の台数が自身が定めた運転台数に足りると判断され、且つ前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記冷却機に対して、前記第一駆動量演算部と前記第二駆動量演算部とのうちで該運転台数に対応する駆動量を求める駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力してもよい。

【0018】

当該ガスタービン設備では、複数の冷却機のうちのいずれかが故障した場合でも、故障冷却機を除く冷却機の台数が運転設定部自身が定めた運転台数に足りる場合には、故障冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分の冷却機が運転されるので、冷却機が故障しても、複数の冷却機全体での冷却能力の低下を防ぐことができる。

【0019】

また、ガスタービン設備において、複数の前記冷却機のそれぞれについての故障を検知する故障検知器を備え、前記運転設定部は、前記外気温度が前記設定温度以上のときに、前記故障検知器により、複数の前記冷却機のうちのいずれかの冷却機の故障が検知されると、該故障が検知された故障冷却機を除く冷却機のうちから前記第二台数分の冷却機を定め、前記切替部は、前記運転設定部により、前記故障冷却機を除く冷却機のうちで運転すると定められた前記第二台数分の前記冷却機に対して、前記第二駆動量演算部で求められた前記駆動量に応じた量を出力してもよい。

【0020】

当該ガスタービン設備では、外気温度が設定温度以上で、冷却機の運転台数を第一台数にしようとしている際に、複数の冷却機のうちのいずれかが故障しても、故障冷却機を除く冷却機のうちから第二台数分の冷却機が定められ、運転すると定められた冷却機には、第二駆動量演算部で求められた駆動量に応じた量、つまり第二台数で運転する際の駆動量に応じた量が出力される。よって、当該ガスタービン設備では、冷却機が故障しても、複数の冷却機全体での冷却能力の低下を防ぐことができる。

【0021】

また、前記ガスタービン設備において、前記冷却機は、ファンと、該ファンを回転させるモータと、該モータに供給する電力を変化させて該モータの回転数を変えるインバータと、を有し、前記冷却制御器は、前記冷却機の前記インバータを制御することで、前記モータの駆動量を制御してもよい。

【0022】

当該ガスタービン設備では、比較的簡易で且つ低コストな設備で冷却機の駆動量を正確に制御することができる。

【0023】

上記問題点を解決するための発明に係るガスタービン設備の冷却空気制御方法は、燃焼用空気を吸入して圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気中に燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器からの該燃焼ガスにより駆動するタービンと、該圧縮機から抽気した一部の該圧縮空気を該タービンの高温部に導く冷却空気導入系統と、該冷却空気導入系統中の該圧縮空気を冷却して冷却空気を生成する冷却手段と、を備えているガスタービン設備の冷却空気制御方法において、
前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、前記冷却手段の冷却能力を抑制制御し、前記冷却手段は複数の冷却機を有しており、前記外気温度が予め定めた設定温度以上のときには、複数の前記冷却機のうちの運転台数を予め定めた第一台数とし、該外気温度が該設定温度未満のときには、該運転台数を該第一台数よりも少ない予め定めた第二台数とする運転設定工程を、実行し、前記第一台数の際には、前記冷却機の駆動量を求める第一駆動量演算工程を実行し、前記第二台数の際には、前記冷却機の駆動量を求める第二駆動量演算工程を実行し、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第一台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第一駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力し、前記運転設定工程で複数の前記冷却機の運転台数を前記第二台数としたときに、複数の該冷却機のうちで運転する冷却機に対して、前記第二駆動量演算工程で求められた前記駆動量に応じた量を出力する出力工程を実行することを特徴とする。

【0024】

当該冷却空気制御方法では、冷却空気導入系統の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、冷却手段の冷却能力が抑制制御されるので、圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができる。さらに、当該冷却空気制御方法では、検知された外気温度が設定温度未満のときには、設定温度以上のときの第一台数よりも少ない第二台数の冷却機が運転されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができる。加えて、当該冷却空気制御方法では、外気温度に応じて、冷却機の運転台数のみならず、冷却機の駆動量も制御されるので、圧縮空気の過冷却による結露を防ぐことができると共に、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

【0025】

ここで、前記ガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記第一駆動量演算工程では、前記外気温度と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求め、
前記第二駆動量演算工程では、前記外気温度と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量とを関係付ける予め定めた温度相関関係を用いて、検知された外気温度に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。

【0026】

さらに、前記ガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記第一駆動量演算工程及び前記第二駆動量演算工程で用いる前記温度相関関係は、前記外気温度の増加に伴って前記駆動量を増加させる関係であって、前記圧縮機が前記外気温度での飽和空気を吸入しても、複数の前記冷却機のうちで運転する冷却機が該関係で定められる前記駆動量に応じた量で駆動した場合に、前記冷却空気導入系統の出口での空気が結露しない関係であってもよい。

【0029】

また、前記ガスタービン設備の冷却空気制御方法において、前記第一駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第一台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求め、前記第二駆動量演算工程では、前記温度相関関係と、前記タービンの出力と前記第二台数の際の前記冷却機一台の駆動量との予め定めた出力相関関係とを用いて、検知された外気温度及び検知された前記タービンの出力に対応する該冷却機の駆動量を求めてもよい。

【0030】

当該冷却空気制御方法では、タービン出力に応じて圧縮機の空気圧縮率が変化して、圧縮機から抽気した圧縮空気の温度が変化しても、適正な温度の冷却空気をタービンに送ることができる。

【発明の効果】

【0031】

本発明では、圧縮機からの圧縮空気を冷却空気として利用する場合、この圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン内に流れ込むことを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の系統図である。

【図2】本発明に係る一実施形態における冷却制御器の機能ブロック図である。

【図3】本発明に係る一実施形態における第一駆動量演算部が用いる基本駆動量関数を示すグラフである。

【図4】本発明に係る一実施形態における第二駆動量演算部が用いる基本駆動量関数を示すグラフである。

【図5】本発明に係る一実施形態における第一駆動量演算部が用いる補正係数関数を示すグラフである。

【図6】本発明に係る一実施形態における第二駆動量演算部が用いる補正係数関数を示すグラフである。

【図7】本発明に係る一実施形態におけるタービンの運転状況と、各冷却機の運転状況との関係を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明に係るガスタービン設備の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0034】

本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料供給源からの燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器２と、燃焼ガスにより駆動するタービン３と、このタービン３の駆動により発電する発電機４と、タービン出力を制御するタービン出力制御器６と、圧縮機１の途中から抽気した一部の圧縮空気をタービン３の高温部に導く冷却空気導入系統１０と、この冷却空気導入系統１０中の圧縮空気を冷却する複数の冷却機２０（冷却手段）と、複数の冷却機２０を駆動制御する冷却制御器３０と、を備えている。

【0035】

燃焼器２と燃料供給源との間は、燃料配管２ｂにより接続されている。この燃料配管２ｂには、ここを通る燃料の流量を調節する燃料流量調節弁２ａが設けられている。

【0036】

圧縮機１の外気取入口には、ここから燃焼用空気として取り入れる外気の流量を調節する入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）１ａが設けられている。さらに、この外気取入口には、ここから取り入れる外気の温度を検知する外気温度計１１が設けられている。

【0037】

タービン出力制御器６は、タービン出力計１２で検知されたタービン出力に応じて、燃料流量調節弁２ａの弁開度及び入口案内翼１ａの開度等を制御する。

【0038】

本実施形態のガスタービン設備は、例えば、３台の冷却機２０を備えている。各冷却機２０は、いずれも、冷却空気導入系統１０内の圧縮空気を冷却するためのファン２１と、このファン２１を回転させるモータ２２と、このモータ２２に供給する交流電力の周波数を変えることでモータ２２の回転数を変えるインバータ２３と、を有している。また、各冷却機２０には、冷却機２０の故障を検知する故障検知器１４が設けられている。この故障検知器１４は、例えば、インバータ２３からモータ２２に供給される電流量等を検知する電流計等を有している。

【0039】

冷却空気導入系統１０の出口、言い換えると、タービン３の冷却空気入口には、ここを通る冷却空気としての圧縮空気の温度を検知する冷却空気温度計１３が設けられている。

【0040】

冷却制御器３０は、タービン出力、外気温度及び冷却空気温度に応じて、複数の冷却機２０による圧縮空気の冷却能力を制御する。より具体的に、冷却制御器３０は、タービン出力、外気温度及び冷却空気温度に応じて、複数の冷却機２０のうちの運転台数、及び運転する冷却機２０におけるモータ２２の回転数を制御する。

【0041】

冷却制御器３０は、図２に示すように、外気温度及び各冷却機２０の故障状況に応じて運転する冷却機２０を定める運転設定部３１と、複数の冷却機２０毎の駆動量を求める駆動量演算部４０と、駆動量演算部４０で求められた冷却機２０毎の各種駆動量に関してインバータ２３への出力を切り替える切替部３５と、を有している。なお、本実施形態において、駆動量演算部４０が求める駆動量は、ファン２１の回転数（＝モータ２２回転数）に対応した周波数である。

【0042】

運転設定部３１は、外気温度計１１で検知された外気温度Ｔｉと、各故障検知器１４で検知された冷却機故障と、タービン出力制御器６からの冷却制御指令とが入力する。

【0043】

この運転設定部３１は、各種判断処理を行う判断処理部を有しており、外気温度計１１で検知された外気温度Ｔｉが例えば２５℃以上のときに冷却機２０の運転台数を３台（第一台数）に定め、外気温度Ｔｉが２５℃未満のときに冷却機２０の運転台数を２台（第二台数）に定める。但し、外気温度Ｔｉが２５℃以上のときであっても、冷却機２０の全台数である３台のうち、いずれか１台が故障の場合には、運転台数を２台に定める。さらに、運転設定部３１は、運転台数と共に、予め定められたルールに従って運転する冷却機２０も特定する。具体的に、３台の冷却機２０をそれぞれ冷却機Ａ、冷却機Ｂ、冷却機Ｃとすると、２台を運転する場合には、冷却機Ａ，Ｂを優先的に運転冷却機とする。但し、冷却機Ａ，Ｂのうち、いずれか一方の冷却機ＡｏｒＢの故障が故障検知器１４で検知された場合には、冷却機ＡｏｒＢのうちの他方の冷却機と残りの冷却機Ｃを運転冷却機とする。
なお、以下の説明においても、３台の冷却機２０のうち、特定の冷却機を示す場合には、冷却機Ａ、冷却機Ｂ、冷却機Ｃと表現する。

【0044】

駆動量演算部４０は、３台の冷却機２０毎に設けられている。各駆動量演算部４０は、タービン出力と外気温度とに応じて、３台全ての冷却機２０を運転する場合の１台の冷却機２０の駆動量を求める第一駆動量演算部４１と、タービン出力と外気温度とに応じて、３台の冷却機２０のうちで２台を運転する場合の１台の冷却機２０の駆動量を求める第二駆動量演算部４５と、冷却空気温度と予め定めた目標温度との偏差に応じて、第一駆動量演算部４１が求めた駆動量及び第二駆動量演算部４５が求めた駆動量を補正するフィードバック制御部５１と、を有している。

【0045】

第一駆動量演算部４１は、３台全ての冷却機２０を運転する場合のタービン出力と駆動量との関係を示す基本駆動量関数（出力相対関係）Ｆｂ１を用いて、検知されたタービン出力に応じて冷却機２０の基本駆動量を出力する基本駆動量発生器４２と、３台全ての冷却機２０を運転する場合の外気温度と補正係数との関係を示す補正係数関数（温度相対関係）Ｆｋ１を用いて、検知された外気温度Ｔｉに応じた補正係数を出力する補正係数発生器４３と、基本駆動量発生器４２が出力した基本駆動量に補正係数を掛けて３台運転時の駆動量を出力する乗算器４４と、を有している。

【0046】

また、第二駆動量演算部４５は、２台の冷却機２０を運転する場合のタービン出力と駆動量との関係を示す基本駆動量関数（出力相対関係）Ｆｂ２を用いて、検知されたタービン出力に応じて冷却機２０の基本駆動量を出力する基本駆動量発生器４６と、２台の冷却機２０を運転する場合の外気温度と補正係数との関係を示す補正係数関数（温度相対関係）Ｆｋ２を用いて、検知された外気温度Ｔｉに応じた補正係数を出力する補正係数発生器４７と、基本駆動量発生器４６が出力した基本駆動量に補正係数を掛けて２台運転時の駆動量を出力する乗算器４８と、を有している。

【0047】

フィードバック制御部５１は、タービン出力が９５％以上であるか否かに応じて目標温度（１００℃）と検知された冷却空気温度Ｔｏとのうちの一方を出力する切替器５４と、検知された冷却空気温度Ｔｏと切替器５４からの出力との偏差Δを求める減算器５２と、減算器５２で求められた偏差Δに応じた比例・積分動作分の補正量を求めるＰＩ制御器５３と、ＰＩ制御器５３が求めた補正量を第一駆動量演算部４１で求められた駆動量に加える第一加算器５５と、ＰＩ制御器５３が求めた補正量を第二駆動量演算部４５で求められた駆動量に加える第二加算器５６と、を有している。

【0048】

切替部３５は、駆動量演算部４０と同様、３台の冷却機２０毎に設けられている。各切替部３５は、対応する冷却機２０に対する駆動量演算部４０の第一駆動量演算部４１が求めた駆動量に応じた量と第二駆動量演算部４５が求めた駆動量に応じた量とのうちの一方を出力する駆動量切替器３６と、駆動量切替器３６からの出力を対応する冷却機２０のインバータ２３へ出力するか否かを切替える運転切替器３７と、を有している。

【0049】

駆動量切替器３６は、運転設定部３１からの運転台数指令Ｉｎが示す運転台数（３台ｏｒ２台）に応じて、第一駆動量演算部４１が求めた駆動量に応じた量と第二駆動量演算部４５が求めた駆動量に応じた量とのうち一方を出力する。また、運転切替器３７は、対応する冷却機２０を運転するか否かを示す運転指令Ｉｄに応じて、切替器５４からの出力を出力するか否かを切替える。

【0050】

図３及び図４に示すように、第一駆動量演算部４１が用いる基本駆動量関数Ｆｂ１（図３）及び第二駆動量演算部４５が用いる基本駆動量関数Ｆｂ２（図４）は、基本的にタービン出力が大きいときには大きな駆動量を示す。具体的に、これらの基本駆動量関数Ｆｂ１，Ｆｂ２は、タービン出力が０〜３５％程度まではほぼ一定の駆動量を示し、タービン出力が３５〜８０％前後まではタービン出力の増加に伴ってリニアに増加する駆動量を示し、８０％前後以上ではほぼ一定の駆動量を示す。

【0051】

以上のように、基本駆動量関数Ｆｂ１，Ｆｂ２は、タービン出力が大きいときには大きな駆動量を示すのは、タービン出力が大きくなると、必然的にタービン３で駆動する圧縮機１による空気圧縮率が高まり、圧縮機１から抽気した圧縮空気の温度も高まるため、冷却空気を目標とする温度にする場合に冷却機２０の駆動量を大きくする必要があるからである。

【0052】

ところで、２台運転時に用いられる基本駆動量関数Ｆｂ２（図４）が示す駆動量は、タービン出力がいずれの値であっても、３台運転時に用いられる基本駆動量関数Ｆｂ１（図３）が示す駆動量よりも大きく、しかもタービン出力が３５〜８０％前後でのタービン出力の増加に伴う駆動量の増加率は、基本駆動量関数Ｆｂ１よりも基本駆動量関数Ｆｂ２の方が大きい。これは、２台の冷却機２０の運転時でも、３台の冷却機２０の運転時と同等の空気冷却能力が得られるようにするためである。

【0053】

第一駆動量演算部４１が用いる補正係数関数Ｆｋ１は、図５に示すように、基本的に外気温度が２５℃以上のときに用いる関数であり、第二駆動量演算部４５が用いる補正係数関数Ｆｋ２は、図６に示すように、基本的に外気温度が２５℃未満のときに用いる関数である。これらの補正係数関数Ｆｋ１，Ｆｋ２は、いずれもタービン出力の増大に伴って補正係数が大きくなる関係を示す関数である。さらに、これらの補正係数関数Ｆｋ１，Ｆｋ２は、運転する冷却機２０がこの関数で定められる駆動量に応じた量で駆動した場合に、圧縮機１が外気温度での飽和空気を吸入しても、冷却空気導入系統１０の出口での空気が結露しない関係を示す関数である。

【0054】

ところで、外気温度が２５℃未満のときに冷却機２０の運転台数を２台にするのは、冷却機２０の３台運転では、圧縮空気を冷却し過ぎて、冷却空気導入系統１０の出口で空気が結露してしまうのを回避するためである。仮に、２台運転時に用いられる基本駆動量関数Ｆｂ２が示す基本駆動量で２台の冷却機２０を運転すると、この基本駆動量は、前述したように、３台の冷却機２０の運転時と同等の空気冷却能力が得られる基本駆動量であるため、運転台数を２台にする意義がなく、冷却空気導入系統１０の出口で空気が結露するおそれがある。そこで、本実施形態では、同一外気温度であっても、２台運転時に用いられる補正係数関数Ｆｋ２は、３台運転時に用いられる補正係数関数Ｆｋ１で定まる補正係数よりも小さな補正係数を示すものになっている。具体的に、運転台数の切替温度である２５℃において、３台運転時に用いられる補正係数関数Ｆｋ１で定まる補正係数の値が約１．２に対して、２台運転時に用いられる補正係数関数Ｆｋ２で定まる補正係数の値は１．０である。

【0055】

なお、本実施形態において、冷却機２０の運転台数の切替温度である２５℃は、この温度の飽和空気を圧縮機１が吸入した場合に、ガスタービン設備が備えている全ての冷却機２０（この実施形態では３台）を運転すると、冷却空気導入系統１０の出口で空気が結露してしまう可能性がある温度である。よって、冷却機２０の運転台数の切替温度は、そのガスタービン設備が備えている冷却機２０の台数や、各冷却機２０の冷却能力に依存するため、ガスタービン設備毎に適宜設定すべき温度である。

【0056】

次に、本実施形態のガスタービン設備の動作について説明する。

【0057】

まず、ガスタービン設備の基本的動作について説明する。タービン起動時には、発電機４に電力を供給して電動機として機能させ、この発電機４を回転させることで、タービンロータ及び圧縮機ロータを回転させる。そして、図７に示すように、タービンロータ及び圧縮機ロータの回転数（以下、タービン回転数とする）が定格回転数の約２０％になると、燃焼器２への燃料供給が開始される。なお、燃焼器２への燃料供給量の調節は、タービン出力制御器６が燃料流量調節弁２ａの弁開度を制御することで、実行される。

【0058】

燃焼器２へ燃料が供給され始めると、燃焼器２では、圧縮機１からの圧縮空気にこの燃料が混合されて燃焼し、高温の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼器２からタービン３に送られ、タービンロータを回転させる。タービン回転数は、燃焼器２への燃料供給量が徐々に増加するに連れて徐々に増加する。この過程で、燃焼器２からの燃焼ガスによるタービン駆動力が大きくなり、発電機４を電動機として機能させる必要がなくなると、発電機４への電力供給を停止する。そして、タービン回転数が定格回転数になる時点の前後で、発電機４による発電を開始させる。

【0059】

以降、タービン出力制御器６により、燃料流量調節弁２ａの弁開度等が制御され、燃焼器２への燃料供給量等が調節されることで、タービン出力が調節される。

【0060】

タービン３の停止時には、燃焼器２への燃料供給を停止する。燃焼器２に燃料が供給されなくなり、タービン３に燃焼ガスが送られなくなると、タービン回転数は次第に低下する。

【0061】

次に、本実施形態の冷却制御器３０及び冷却機２０の動作について説明する。

【0062】

前述したように、タービン起動時に、タービン回転数が増加して、定格回転数の約９０％になると、タービン出力制御器６は、冷却制御器３０に対して、冷却機２０の運転を示す冷却制御指令を出力する。冷却制御器３０の運転設定部３１は、この冷却制御指令を受けると、そのときの状況に応じて運転台数及び運転する冷却機２０を定める。この結果、図７に示すように、タービン回転数が定格回転数の約９０％になると、この運転設定部３１により運転すると定められた冷却機２０の運転が開始される。

【0063】

駆動量演算部４０では、図２に示すように、第一駆動量演算部４１の基本駆動量発生器４２が図３に示す基本駆動量関数Ｆｂ１を用いて、検知されたタービン出力に対応した３台運転時の基本駆動量を求め、これを出力する。さらに、第一駆動量演算部４１の補正係数発生器４３が図５に示す補正係数関数Ｆｋ１を用いて、検知された外気温度Ｔｉに対応した３台運転時の補正係数を求め、これを出力する。そして、第一駆動量演算部４１の乗算器４４は、基本駆動量発生器４２が求めた基本駆動量と補正係数発生器４３が求めた補正係数とを掛け合わせて、３台運転時の駆動量を求め、これを出力する。

【0064】

駆動量演算部４０では、上記第一駆動量演算部４１の処理と並行して、第二駆動量演算部４５の処理が実行される。具体的に、第二駆動量演算部４５の基本駆動量発生器４６が図４に示す基本駆動量関数Ｆｂ２を用いて、検知されたタービン出力に対応した２台運転時の基本駆動量を求め、これを出力する。さらに、第二駆動量演算部４５の補正係数発生器４７が図６に示す補正係数関数Ｆｋ２を用いて、検知された外気温度Ｔｉに対応した２台運転時の補正係数を求め、これを出力する。そして、第二駆動量演算部４５の乗算器４８は、基本駆動量発生器４６が求めた基本駆動量と補正係数発生器４７が求めた補正係数とを掛け合わせて、２台運転時の駆動量を求め、これを出力する。

【0065】

さらに、駆動量演算部４０では、フィードバック制御部５１の減算器５２が、冷却空気温度計１３で検知された冷却空気温度Ｔｏとその目標温度（例えば、１００℃）との偏差Δを求める。ＰＩ制御器５３は、この偏差Δに応じた比例・積分動作分の補正量を求め、これを出力する。第一加算器５５は、ＰＩ制御器５３からの補正量と第一駆動量演算部４１で求められた駆動量とを加算して、これを切替部３５に出力する。また、第二加算器５６は、ＰＩ制御器５３からの補正量と第二駆動量演算部４５で求められた駆動量とを加算して、これを切替部３５に出力する。

【0066】

フィードバック制御部５１の切替器５４は、検知されたタービン出力として９５％以上のタービン出力が入力すると、予め記憶している前述の目標温度（例えば、１００℃）を減算器５２に出力し、検知されたタービン出力として９５％未満のタービン出力が入力すると、冷却空気温度計１３で検知された冷却空気温度Ｔｏを減算器５２に出力する。この結果、タービン出力が９５％未満のとき、減算器５２は、冷却空気温度計１３で検知された冷却空気温度Ｔｏから、同じ冷却空気温度Ｔｏを減算して、偏差０を出力する。よって、タービン出力が９５％未満のときには、冷却空気温度のフィードバック制御は実行されない。一方、タービン出力が９５％以上のとき、減算器５２は、冷却空気温度計１３で検知された冷却空気温度Ｔｏから、前述したように、目標温度を減算して、冷却空気温度Ｔｏと目標温度との偏差を出力し、図７に示すように、冷却空気温度のフィードバック制御は実行される。

【0067】

運転設定部３１は、前述したように、タービン出力制御器６から冷却機２０の運転を示す冷却制御信号を受けると、まず、外気温度計１１で検知された外気温度Ｔｉが予め定められた温度である２５℃以上であるか否かを判断する（Ｓ１）。運転設定部３１は、外気温度が２５℃以上であると判断すると、３台全ての冷却機２０、つまり冷却機Ａ，Ｂ，Ｃを運転することを前提とし、３台の冷却機Ａ，Ｂ，Ｃ毎の故障検知器１４のいずれかで故障が検知されたか否かを判断する（Ｓ２）。いずれの故障検知器１４でも故障が検知されてなければ、予定通り、３台全ての冷却機Ａ，Ｂ，Ｃを運転することに決定し、運転することにした冷却機Ａ，Ｂ，Ｃに対応する切替部３５に対して、３台を運転することを示す運転台数指令Ｉｎと、当該冷却機Ａ，Ｂ，Ｃを運転することを示す運転指令Ｉｄとを出力する（Ｓ３）。

【0068】

冷却機２０毎の切替部３５の駆動量切替器３６は、運転設定部３１から３台運転を示す運断台数指令Ｉｎを受けると、第一駆動量演算部４１が求めた駆動量に応じた量、つまり第一加算器５５から出力された駆動量を出力する。また、冷却機２０毎の切替部３５の運転切替器３７は、当該冷却機２０を運転することを示す運転指令Ｉｄを受けると、駆動量切替器３６からの出力、つまり第一加算器５５から出力された駆動量を該当冷却機２０のインバータ２３に出力する。この場合、冷却機Ａの運転切替器３７、冷却機Ｂの運転切替器３７、冷却機Ｃの運転切替器３７は、いずれも、第一加算器５５から出力された３台運転時の駆動量を対応するインバータ２３に出力する。

【0069】

各冷却機２０のインバータ２３は、この駆動量を受けると、この駆動量が示す周波数の交流電力をモータ２２に供給して、モータ２２を駆動させる。この結果、ファン２１は、駆動量が示す周波数に対応した回転数で回転する。すなわち、３台の冷却機２０の各ファン２１は、図７に示すように、外気温度が２５℃以上のとき、基本的に、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、３台運転時の回転数で回転する。

【0070】

また、運転設定部３１は、Ｓ２において、３台の冷却機２０毎の故障検知器１４のいずれか一つで故障が検知されていれば、３台の冷却機２０のうちの故障していない２台の冷却機２０を運転することに決定し、運転することにした２台の冷却機２０に対応する切替部３５に対して、２台を運転することを示す運転台数指令Ｉｎと、当該冷却機２０を運転することを示す運転指令Ｉｄとを出力する（Ｓ４）。

【0071】

この場合、冷却機２０毎の切替部３５の駆動量切替器３６は、運転設定部３１から２台運転を示す運断台数指令Ｉｎを受けると、第二駆動量演算部４５が求めた駆動量に応じた量、つまり第二加算器５６から出力された駆動量を出力する。また、冷却機２０毎の切替部３５の運転切替器３７は、当該冷却機２０を運転することを示す運転指令Ｉｄを受けると、駆動量切替器３６からの出力、つまり第二加算器５６から出力された駆動量を該当冷却機２０のインバータ２３に出力する。

【0072】

仮に、冷却機Ａが故障している場合、冷却機Ｂの運転切替器３７、冷却機Ｃの運転切替器３７は、いずれも、第二加算器５６から出力された２台運転時の駆動量を対応するインバータ２３に出力する。一方、冷却機Ａの運転切替器３７は、冷却機Ａを運転することを示す運転指令Ｉｄを受けないので、対応するインバータ２３に駆動量を出力しない。この結果、冷却機Ｂ，Ｃのファン２１は、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、２台運転時の回転数で回転する。

【0073】

このように、本実施形態では、外気温度が２５℃以上で、３台全ての冷却機２０を運転することを前提とする場合に、１台が故障していても、２台の冷却機２０により、３台運転時と同等の冷却能力で運転されるので、冷却機故障による障害を回避することができる。

【0074】

また、運転設定部３１は、Ｓ１において、外気温度が２５℃未満であると判断すると、予め定められている２台の冷却機Ａ，Ｂを運転することを前提とし、２台の冷却機Ａ，Ｂ毎の故障検知器１４のいずれか一方のみで故障が検知されたか否かを判断する（Ｓ５）。いずれの故障検知器１４でも故障が検知されてなければ、予定通り、２台の冷却機Ａ，Ｂを運転することに決定し、運転することにした冷却機Ａ，Ｂに対応する切替部３５に対して、２台を運転することを示す運転台数指令Ｉｎと、当該冷却機Ａ，Ｂを運転することを示す運転指令Ｉｄとを出力する（Ｓ６）。

【0075】

この場合、冷却機Ａ，Ｂ毎の切替部３５の駆動量切替器３６は、運転設定部３１から２台運転を示す運断台数指令Ｉｎを受けると、第二駆動量演算部４５が求めた駆動量に応じた量、つまり第二加算器５６から出力された駆動量を出力する。また、運転することになった冷却機Ａ，Ｂ毎の切替部３５の運転切替器３７は、当該冷却機Ａ，Ｂを運転することを示す運転指令Ｉｄを受けると、駆動量切替器３６からの出力、つまり第二加算器５６から出力された駆動量を該当冷却機Ａ，Ｂのインバータ２３に出力する。

【0076】

具体的に、冷却機Ａの運転切替器３７、冷却機Ｂの運転切替器３７は、いずれも、第二加算器５６から出力された２台運転時の駆動量を対応するインバータ２３に出力する。一方、冷却機Ｃの運転切替器３７は、冷却機Ｃを運転することを示す運転指令Ｉｄを受けないので、対応するインバータ２３に駆動量を出力しない。この結果、図７に示すように、外気温度が２５℃未満のとき、基本的に、冷却機Ａ，Ｂのファン２１は、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、２台運転時の回転数で回転する。

【0077】

このように、本実施形態では、外気温度が２５℃未満の場合、３台全ての冷却機２０を運転すると、圧縮機１から抽気した圧縮空気を冷却し過ぎて、冷却空気導入系統１０の出口で空気が結露してしまうのを回避するため、２台の冷却機２０を運転することにし、しかも、各冷却機２０は、冷却空気（冷却空気導入系統１０の出口の圧縮空気）が結露してしまうのを回避するために補正された駆動力で運転される。よって、本実施形態では、圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン３内に流れ込むことを防ぐことができる。

【0078】

また、運転設定部３１は、Ｓ５において、２台の冷却機Ａ，Ｂ毎の故障検知器１４のいずれか一方のみで故障が検知されていれば、２台の冷却機Ａ，Ｂのうちの故障していない１台の冷却機ＡorＢと、残りの冷却機Ｃとを運転することに決定する。すなわち、運転設定部３１は、Ｓ５において、故障が検知された冷却機を除く冷却機の台数が自身で定めた運転台数（２台）に足りるか否か判断し、足りると判断して、故障が検知された冷却機を除く冷却機のうちから運転台数分（２台分）の冷却機を決定する。そして、運転設定部３１は、運転することにした冷却機ＡorＢ，Ｃに対応する切替部３５に対して、２台を運転することを示す運転台数指令Ｉｎと、当該冷却機ＡorＢ，Ｃを運転することを示す運転指令Ｉｄとを出力する（Ｓ７）。

【0079】

仮に、冷却機Ａが故障している場合、冷却機Ｂの運転切替器３７、冷却機Ｃの運転切替器３７は、いずれも、第二加算器５６から出力された２台運転時の駆動量を対応するインバータ２３に出力する。一方、冷却機Ａの運転切替器３７は、冷却機Ａを運転することを示す運転指令Ｉｄを受けないので、対応するインバータ２３に駆動量を出力しない。この結果、冷却機Ｂ，Ｃのファン２１は、そのときのタービン出力、外気温度、場合によって冷却空気温度に応じた、２台運転時の回転数で回転する。

【0080】

このように、本実施形態では、外気温度が２５℃未満で、予め定められている２台の冷却機Ａ，Ｂを運転することを前提とする場合に、１台が故障していても、２台の冷却機Ｂ，Ｃが運転されるので、冷却機故障による障害を回避することができる。

【0081】

以上のように、本実施形態では、冷却空気導入系統１０の出口での空気が結露しないよう、外気温度に応じて、複数の冷却機２０による冷却能力が抑制制御されるので、冷却空気としての圧縮空気中の水分の一部が結露し、液滴化して、タービン３内に流れ込むことを防ぐことができる。

【0082】

さらに、本実施形態では、複数の冷却機２０のうち、いずれかの冷却機２０が故障しても、他の冷却機２０の運転で、冷却機２０全体での冷却能力の低下を補うことができる。

【0083】

なお、以上の実施形態の基本駆動量発生器４２，４６では、検知されたタービン出力に応じた基本駆動量を求めているが、タービン出力に応じて設定される入口案内翼１ａ（空気吸込量調節手段）の開度（駆動量）に応じて基本駆動量を求めるようにしてもよい。

【0084】

また、本実施形態では、２台運転の場合、冷却機Ａ,Ｂを固定的に優先しているが、優先する二台を順次変更してもよい。例えば、各冷却機２０の累積運転時間を管理しておき、２台運転の場合、３台の冷却機２０のうちで、累積運転時間の短い２台の冷却機２０を優先するようにしてもよい。

【0085】

また、本実施形態では、冷却機２０毎に駆動量演算部４０を設けているが、各駆動量演算部４０は、基本的に同じ駆動量を出力するので、冷却機２０毎に設けなくてもよい。但し、複数の冷却機２０毎に、その性能が異なる場合には、本実施形態のように、冷却機２０毎に駆動量演算部４０を設けることが好ましい。

【0086】

また、本実施形態のガスタービン設備では、３台の冷却機２０を備えているが、冷却機２０の台数は２台であってもよいし、４台以上であってもよい。また、本実施形態の冷却機２０は、インバータ２３とモータ２２とファン２１とを有しているものであるが、冷却能力を変えることができるものであれば、如何なるものでもよく、例えば、可変翼を有するファンを用いて冷却能力を変えるようにしてもよいし、極数変換モータを用いて冷却能力を変えるようにしてもよい。

【0087】

また、以上の実施形態では、タービン出力制御器６と冷却制御器３０とは別体であるが、タービン出力制御器６の中に冷却制御器３０の機能を設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0088】

１：圧縮機、２：燃焼器、３：タービン、４：発電機、６：タービン出力制御器、１０：冷却空気導入系統、１１：外気温度計、１２：タービン出力計、１３：冷却空気温度計、１４：故障検知器、２０：冷却機、２１：ファン、２２：モータ、２３：インバータ、３０：冷却制御器、３１：運転設定部、３５：切替部、４０：駆動量演算部、４１：第一駆動量演算部、４５：第二駆動量演算部、５１：フィードバック制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】