ギャップ量監視装置
【課題】ガスタービン発電装置の失火を事前に察知することができるギャップ量監視装置を提供する。
【解決手段】２次燃料制御部に備えられたＧＣＶ１４の弁棒と、この弁棒と別体に構成され弁棒を駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量を監視するギャップ量監視装置２６は、ＳＲＶ１１の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段１０と、ＧＣＶ１４の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段１３と、ＳＲＶ開度量測定手段１０及びＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量に基づいて、ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部１５と、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する圧力制御部１９と、を備えて構成されている。
【解決手段】２次燃料制御部に備えられたＧＣＶ１４の弁棒と、この弁棒と別体に構成され弁棒を駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量を監視するギャップ量監視装置２６は、ＳＲＶ１１の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段１０と、ＧＣＶ１４の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段１３と、ＳＲＶ開度量測定手段１０及びＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量に基づいて、ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部１５と、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する圧力制御部１９と、を備えて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギャップ量監視装置に関し、さらに詳しくは、ガスタービン発電装置の２次燃料制御部に備えられた燃料流量調節弁（ＧＣＶ）のギャップ量が、正常か否かを判定するギャップ量監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンバインド発電設備におけるガスタービン運転時に、２次燃料流量調節弁（以下、Ｆ２−ＧＣＶと呼ぶ）の弁棒と弁体、及びスプリングシートと弁体の磨耗により、弁棒と該弁棒を駆動する駆動棒との間に存在するカップリングギャップが拡大して、指令により駆動した駆動棒の移動量に対するＦ２−ＧＣＶの実際の開度が減少して、ガスタービンに燃料の供給が不足して燃焼器が失火するといった問題がある。
このような場合、従来では制御装置側で空気量を減少したり、或いはＦ１−ＧＣＶ（１次燃料流量調節弁）、Ｆ２−ＧＣＶの比率を変更していた。それでも度々失火を繰り返すことがあれば運転を停止して、燃料弁本体を点検することにより、初めてギャップが規定量以上に拡大していることが判明する。このように、ガスタービン運転中には、ギャップ拡大を発見することが困難であり、その結果、無駄な対応が多く発生していた。
尚、従来技術として特許文献１には、ガスタービン燃焼器の失火を防止するために、ガスタービンへ供給する燃料の条件変化をガスタービン制御信号として取り込み、この信号に基づいてガスタービンに送り込まれる燃料の発熱量が一定となるように自動制御するガスタービン失火防止方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、ガスタービン制御信号として、少なくとも熱量、温度等のガス燃料条件の変化を検知する必要があり、且つ検知した条件に基づいて発熱量が一定となるように制御しなければならず、装置が大型化するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、Ｆ２−ＧＣＶの弁棒と、該弁棒と別体に構成され該弁棒を駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量を監視するギャップ量監視装置に、燃料遮断弁（ＳＲＶ）の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段と、Ｆ２−ＧＣＶの開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段とを備え、これらの測定量に基づいて、ギャップ量が正常か否かを判定することにより、ガスタービン発電装置の失火を事前に察知することができるギャップ量監視装置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】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、ガス燃料系統の遮断回路に組み込まれる燃料遮断弁（ＳＲＶ）、及び制御回路に組み込まれてガス燃料の流量を調節する燃料流量調節弁（ＧＣＶ）を夫々備える１次燃料制御部（Ｆ１）、及び２次燃料制御部（Ｆ２）を備え、前記１次燃料制御部、及び前記２次燃料制御部の夫々の前記燃料流量調節弁の入り口圧力が一定となるように前記燃料遮断弁の開度量を制御して、ガスタービンを駆動して発電するガスタービン発電装置であって、前記２次燃料制御部に備えられた前記燃料流量調節弁の弁棒は、弾性部材によって前記燃料ガスの流入路を閉止する方向に付勢されると共に、駆動棒によって押圧されることによって該流入路を開放する方向へ付勢される構成を備え、前記弁棒と前記駆動棒との間のギャップ量を監視するギャップ量監視装置は、前記燃料遮断弁の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段と、前記燃料流量調節弁の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段と、前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量に基づいて、前記ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部と、を備えたことを特徴とする。
ガスタービン発電装置には、ＳＲＶとＧＣＶを夫々備えた１次燃料制御部、及び２次燃料制御部がある。そして、ＧＣＶの入り口圧力を一定になるようにＳＲＶの開度量を制御してガスタービンを一定速度に駆動して発電している。しかし、経年変化により、ＧＣＶの弁棒と、これを駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量が増加して、駆動棒の移動量と実際のＧＣＶの開度量が一致しなくなり、燃焼器が失火するといった問題がある。そこで本発明では、ＳＲＶとＧＣＶの弁棒の移動量を検知する手段を備え、これらの移動量からギャップ量が正常か否かを判定する。これにより、ガスタービン発電装置が稼働中であっても、ギャップ量が正常か否かを判定することができる。
【０００６】
請求項２は、前記ギャップ量監視部は、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下である場合に、前記ギャップ量が異常であると判定することを特徴とする。
ＳＲＶはＧＣＶの入り口圧力を一定にするため、入り口圧力が高くなるとＳＲＶの弁を閉止する方向に働く。また、逆に入り口圧力が低くなるとＳＲＶの弁を開放する方向に働く。ここで、ＧＣＶの弁が閉止する方向に働くと、入り口圧力が高くなるため、ＳＲＶを閉止する方向に働く。その結果、そのような状態が続くと、ＳＲＶとＧＣＶの比は下降する傾向を示すようになる。本発明では、ＳＲＶとＧＣＶの比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下になった場合に、ギャップ量が異常であると判定する。これにより、スポット的な異常値を見ずに、下降傾向での異常値を正確に判定することができる。
【０００７】
請求項３は、前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、前記燃料流量調節弁の開度を増加するように調整する圧力制御部を備えたことを特徴とする。
ギャップ量が異常であると判定した場合、警報だけを出してもよいが、外部より一時的に圧力を調整できれば、装置を停止せずに一定時間稼動を延ばすことができる。そこで本発明では、ギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶの開度を増加するように調整する。これにより、ＧＣＶの入り口圧力を低下させることができるので、ＳＲＶとＧＣＶの比を高くすることができる。
請求項４は、前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、該判定結果を前記圧力制御部に報知する報知手段を備えたことを特徴とする。
最初のギャップ量の異常が判定された場合、ＧＣＶの開度を増加するように調整する必要がある。それには、判定結果を操作者に分かるように報知（例えば、音、光等）しなければならない。これにより、異常状態を即座に認識して対処することができる。
【０００８】
請求項５は、前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段は、夫々に備えられた前記燃料遮断弁及び前記燃料流量調節弁の開度量を夫々電気信号に変換する差動変圧器により構成されていることを特徴とする。
ＳＲＶとＧＣＶの弁の移動量は、弁棒の移動量として検知する必要がある。また、移動方向が両方向であるため、どちら側に移動したかも判断できなければならない。そこで本発明では、弁棒の移動方向により、異なる電圧が発生する差動変圧器を使用する。これにより、電圧変化と極性を検知することにより、精度良く確実に弁棒の移動量を検知することができる。
【０００９】
請求項６は、前記ギャップ量監視部による前記ギャップ量が異常であるとの判定に基づいて、前記圧力制御部が前記燃料流量調節弁の開度量を増加するように調整した後に、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が再び下降傾向を示した場合、前記燃料流量調節弁のギャップを点検する旨を該圧力制御部に報知することを特徴とする。
最初のギャップ量を検出した場合は、ＧＣＶの開度量を調整することにより、ある程度回復することができる。しかし、調整後に再びギャップ量の異常が発生した場合は、ＧＣＶの開度量を調整するだけでは根本的な解決にはならない。そこで本発明では、ＳＲＶとＧＣＶの比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶのギャップを点検する旨を圧力制御部に報知する。これにより、定期点検の時期を事前に察知することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＳＲＶとＧＣＶの弁棒の移動量を検知する手段を備え、これらの移動量からギャップ量が正常か否かを判定するので、ガスタービン発電装置が稼働中であっても、ギャップ量が正常か否かを判定することができる。
また、ＳＲＶとＧＣＶの比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下になった場合に、ギャップ量が異常であると判定するので、スポット的な異常値を見ずに、下降傾向での異常値を正確に判定することができる。
また、ギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶの開度を増加するように調整するので、ＧＣＶの入り口圧力を低下させることができるので、ＳＲＶとＧＣＶの比を高くすることができる。
また、最初のギャップ量の異常が判定された場合、判定結果を操作者に分かるように報知（例えば、音、光等）するので、異常状態を即座に認識して対処することができる。
また、弁棒の移動方向により、異なる電圧が発生する差動変圧器を使用するので、電圧変化と極性を検知することにより、精度良く確実に弁棒の移動量を検知することができる。
また、ＳＲＶとＧＣＶの比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶのギャップを点検する旨を圧力制御部に報知するので、定期点検の時期を事前に察知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のガスタービン発電装置に係るギャップ量監視装置の構成を模式化して示す構成図である。
【図２】（ａ）はＳＲＶ開度量測定手段、及びＧＣＶ開度量測定手段の実施形態の一例を示す構成図であり、（ｂ）はその電気的特性を示す図である。
【図３】本発明のＳＲＶとＧＣＶの弁の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明のギャップ量監視装置２５の動作を説明するフローチャートである。
【図５】ＳＲＶ／ＧＣＶ比率推移をグラフ化した図であり、（ａ）は１−３軸の推移グラフを表し、（ｂ）は１−６軸の推移グラフを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは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主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のガスタービン発電装置に係るギャップ量監視装置の構成を模式化して示す構成図である。このガスタービン発電装置１００は、ＬＮＧ燃料配管と、１次燃料制御部（Ｆ１）２と、２次燃料制御部（Ｆ２）９と、Ｆ１燃料ノズル７とＦ２燃料ノズル１７から噴射される燃料を燃焼させる燃焼器８と、ガスタービン（ＧＴ）１８と、を備えて構成される。即ち、ガス燃料系統の遮断回路に組み込まれる燃料遮断弁（以下、ＳＲＶ：Stop speed Ratio Valveと呼ぶ）３、１１、及び制御回路に組み込まれてガス燃料の流量を調節する燃料流量調節弁（以下、ＧＣＶ:Gas Control Valveと呼ぶ）５、１４をそれぞれ備える１次燃料制御部（Ｆ１）２、及び２次燃料制御部（Ｆ２）９を備え、１次燃料制御部２、及び２次燃料制御部９の夫々のＧＣＶ５、１４の入り口圧力が一定となるようにＳＲＶ１１の開度量を制御して、ガスタービンを一定速度に駆動して発電するガスタービン発電装置１００であって、２次燃料制御部９に備えられたＧＣＶ１４の弁棒は、弾性部材によって燃料ガスの流入路を閉止する方向に付勢されると共に、駆動棒によって押圧されることによって流入路を開放する方向へ付勢される構成を備え、弁棒と駆動棒との間のギャップ量を監視するギャップ量監視装置は、ＳＲＶ１１の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段１０と、ＧＣＶ１４の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段１３と、ＳＲＶ開度量測定手段１０及びＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量に基づいて、ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部１５と、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する圧力制御部１９と、を備えて構成されている。尚、圧力制御部１９には、Ｆ２内の圧力発信機（Ｐｘ）１２の信号に基づいて図示しない油圧器を制御してＳＲＶ１１及びＧＣＶ１４の弁の開度量を調整する。
【００１３】
ガスタービン発電装置１００には、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４を夫々備えた１次燃料制御部、及び２次燃料制御部がある。そして、ＧＣＶ１４の入り口圧力を一定になるようにＳＲＶ１１の開度量を制御してガスタービンを一定速度に駆動して発電している。しかし、経年変化により、ＧＣＶ１４の弁棒と、これを駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量が増加して、駆動棒の移動量と実際のＧＣＶ１４の開度量が一致しなくなり、燃焼器８が失火するといった問題がある。そこで本実施形態では、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の弁棒の移動量を検知するギャップ量監視部１５を備え、これらの移動量からギャップ量が正常か否かを判定する。これにより、ガスタービン発電装置１００が稼働中であっても、ギャップ量が正常か否かを判定することができる。
【００１４】
また、ギャップ量監視部１５は、ＳＲＶ開度量測定手段１０の測定量とＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量との比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下である場合に、ギャップ量が異常であると判定する。即ち、ＳＲＶ１１はＧＣＶ１４の入り口圧力を一定にするため、入り口圧力が高くなるとＳＲＶ１１の弁を閉止する方向に働く。また、逆に入り口圧力が低くなるとＳＲＶ１１の弁を開放する方向に働く。ここで、ＧＣＶ１４の弁が閉止する方向に働くと、入り口圧力が高くなるため、ＳＲＶ１１を閉止する方向に働く。その結果、そのような状態が続くと、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比は下降する傾向を示すようになる。本実施形態では、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下になった場合に、ギャップ量が異常であると判定する。これにより、スポット的な異常値を見ずに、下降傾向での異常値を正確に判定することができる。
【００１５】
また、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する圧力制御部１９を備えた。即ち、ギャップ量が異常であると判定した場合、警報だけを出してもよいが、外部より一時的に圧力を調整できれば、装置を停止せずに一定時間稼動を延ばすことができる。そこで本実施形態では、ギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する。これにより、ＧＣＶ１４の入り口圧力を低下させることができるので、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比を高くすることができる。
また、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、この判定結果を圧力制御部１９に報知する図示しない報知手段を備えた。即ち、最初のギャップ量の異常が判定された場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する必要がある。それには、判定結果を操作者に分かるように報知（例えば、音、光等）しなければならない。これにより、異常状態を即座に認識して対処することができる。
【００１６】
図２（ａ）はＳＲＶ開度量測定手段、及びＧＣＶ開度量測定手段の実施形態の一例を示す構成図であり、図２（ｂ）はその電気的特性を示す図である。図２（ａ）のように２次側巻線２３、２４を２個直列に巻線方向を逆に取り付ける。鉄心（本発明の弁棒）２１が中央にいるときに、ｃ−ｄ端の１次側電圧（Ｅｉ）を励磁すると、２次巻線２３、２４にそれぞれＡ（Ｅ１）、Ｂ（Ｅ２）の電圧が誘起される。このときのａ−ｂ端の出力電圧（Ｅ０）は、Ａ、Ｂの巻線が逆であるため、打ち消されて０Ｖとなる。ここで、図２（ｂ）に示すように、鉄心がＡ側に動くと、Ａ側電圧（Ｅ１）が上昇し、Ｂ側電圧（Ｅ２）が減少することで、出力電圧（Ｅ０）が変動する。この原理を利用したものが差動変圧器である。
即ち、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の弁の移動量は、弁棒の移動量として検知する必要がある。また、移動方向が両方向であるため、どちら側に移動したかも判断できなければならない。そこで本実施形態では、弁棒の移動方向により、異なる電圧が発生する差動変圧器２０を使用する。これにより、電圧変化と極性を検知することにより、精度良く確実に弁棒の移動量を検知することができる。
【００１７】
図３は本発明のＳＲＶとＧＣＶの弁の概略構成を示す断面図である。この図では、主な部分のみを記載して、且つ部分的に構造を模式化して図示している。即ち、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４が図示しない筐体に一体的に、且つ並列に取り付けられている。ここで、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の構造は同じであるので、ＧＣＶ１４の構造のみを説明する。図３は、弁が閉止して燃料ガスが遮断されている状態を表す。ＧＣＶ１４は、スプリング３１の付勢力を与えるスプリングシート２５の凹部と嵌合するように設けられたバルブプラグ（弁体）３０があり、バルブプラグ３０が上下することでバルブシート３３との接触面に間隙を設けて、燃料ガスを通過させる。従って、バルブプラグ３０は、下部がテーパ形状の円形であり、バルブステム（弁棒）３２により上下されることにより、テーパ部分から燃料ガスが通過、又は閉止される。また、バルブステム３２は、棒状に形成され、Ｖパッキング３５により支持されて、油圧器３８の駆動棒３７とカップリングギャップ３６を介して接触するように構成されている。また、バルブステム３２は、上下の移動量を電気的な信号に変換する図２で説明した差動変圧器（ＬＶＤＴ：Linear Variable Differential Transformer）１３を備えている。
【００１８】
次にＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の動作について説明する。尚、ＳＲＶ１１の同じ構成要素にはＧＣＶ１４と同じ参照番号を付して説明する。ＳＲＶ１１はＧＣＶ１４に供給する燃料ガスの圧力が、常に一定の圧力となるように圧力制御部１９により制御されている。従って、ＳＲＶ１１の油圧器３８は、その圧力になるように、圧力制御部１９により圧力発信機（Ｐｘ）１２の信号を監視して制御される。その結果、燃料ガス入口３９から流入した燃料ガスは、ＳＲＶ１１のバルブプラグ３０とバルブシート３３の間隙から矢印の方向に流れる。また、ＧＣＶ１４は、圧力制御部１９の指令により油圧器３８が駆動して、駆動棒３７を上部に押し上げる。その結果、カップリングギャップ３６を介してバルブステム３２が上部に押し上げられ、バルブプラグ３０がスプリング３１の付勢力に抗して上部に移動する。その結果、バルブプラグ３０とバルブシート３３の接触面に間隙が生じて、一定の圧力に制御された燃料ガスがその間を通過して、矢印のルートで流れ、燃料ガス出口３４からＦ２燃料ノズル１７を介して燃焼器８に供給される。
【００１９】
以上がＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の基本的な動作であるが、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４のバルブプラグ３０の開度量は、バルブステム３２とバルブプラグ３０が一体的に動作することを前提に制御される。しかし、スプリングシート２５とバルブプラグ３０は別体であるため、その接触面が経年変化により磨耗する。また、バルブプラグ３０とバルブステム３２は別体であるため、その接触面が経年変化により磨耗する。その結果、圧力制御部１９がＧＣＶ１４の開度量を、例えば１００％開放する指令を油圧器３８に与えても、上記の各部分の磨耗により、カップリングギャップ３６のギャップが拡大して１００％の移動量が実際には８０％の移動量としてバルブステム３２に伝達され、指令と実際の燃料供給量がずれてしまい、燃焼器８が失火するといった現象が発生した。本発明では、失火に至る過程を事前に察知して、失火を防止するために、２次燃料制御部９のＳＲＶ１１とＧＣＶ１４を図１のように構成するものである。
【００２０】
図４は本発明のギャップ量監視装置２５の動作を説明するフローチャートである。尚、ここでは、タービンの起動時の詳細な動作については省略する。タービン１８が起動すると（Ｓ１）、Ｆ１燃料ノズル７から燃料が噴射され（Ｓ２）、続いてＦ２噴射ノズル１７から燃料が噴射される（Ｓ３）。そして、タービン１８が定格回転数に達すると（Ｓ４でＹ）、ギャップ量監視部１５は、ＳＲＶ１１の弁開度量（Ｐｓ）を測定する（Ｓ５）。次にＧＣＶ１４の弁開度量（Ｐｇ）を測定する（Ｓ６）。そして、Ｐｓ／Ｐｇを計算してその結果を記憶する（Ｓ７）。ここで、Ｐｓ／Ｐｇの初期値（例えば８０％）から下降しているか否かをチェックする（Ｓ８）。チェックの方法は、例えば、比率の計算結果を２〜３日おきに比較して、最初の値に対して３日後の値が低下していれば下降していると判断する。ステップＳ８で下降していると判断した場合（Ｓ８でＹ）、下降値の最終の値が管理値（例えば、７７．５％）を下回ったか否かをチェックして（Ｓ９）、下回らなければ（Ｓ９でＮ）、ステップＳ５に戻って繰り返す。ステップＳ９で値が下回った場合（Ｓ９でＹ）、警報を発して（Ｓ１０）、圧力制御部１９は、ＧＣＶ１４の開度量を開放するように調整して、Ｐｇを低下させる。それによりＰｓが規定値より低下するので、圧力制御部１９は規定値になるようにＰｓを高くするように制御して、その結果、Ｐｓ／Ｐｇの値が高くなって初期値に近づく（Ｓ１１）。
【００２１】
図５はＳＲＶ／ＧＣＶ比率推移をグラフ化した図であり、図５（ａ）は１−３軸の推移グラフを表し、図５（ｂ）は１−６軸の推移グラフを表す。縦軸がＳＲＶ／ＧＣＶ比率（％）を表し、横軸が時間である。図５（ａ）から、ＳＲＶ／ＧＣＶ比率は初期値では８０．０％を示し、所定の時間変化がないが、ある時点から低下し始めて領域Ａの部分で７７％ぐらいまで低下する特性５０を示している。ここで、領域Ａでギャップ量監視部１５が比率の低下傾向を検知して、管理値７７．５％を低下したことでＧＣＶ１４の開度量を調整して７９％ぐらいまで上昇させ、その後、再び低下傾向を示す特性５１が表されている。
また、図５（ｂ）から、ＳＲＶ／ＧＣＶ比率は略７９％を示し、ある時点から急激に低下し始めて領域Ｂの部分で７７％ぐらいまで低下する特性５２を示している。ここで、領域Ｂでギャップ量監視部１５が比率の低下傾向を検知して、管理値７７．５％を低下したことでＧＣＶ１４の開度量を調整して７８％ぐらいまで上昇させるが、その後、再び低下傾向を示す特性５３が表されている。
【００２２】
このように、本発明では、ＳＲＶ／ＧＣＶ比率を常時監視することにより、燃焼器８の失火を予測することが可能となり、外部（圧力制御部１９）からある程度の対策を打つことができる。即ち、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定して、圧力制御部１９によりＧＣＶ１４の開度量を増加するように調整した後に、ＳＲＶ開度量測定手段１０の測定量とＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量との比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶ１４のギャップを点検する旨を圧力制御部１９に報知する。
最初のギャップ量を検出した場合は、ＧＣＶ１４の開度量を調整することにより、ある程度回復することができる（図５のＡ領域とＢ領域）。しかし、調整後に再びギャップ量の異常が発生した場合は、ＧＣＶ１４の開度量を調整するだけでは根本的な解決にはならない。そこで本発明では、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶ１４のギャップを点検する旨を圧力制御部１９に報知する。これにより、定期点検の時期を事前に察知することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１ ＬＮＧ燃料配管、２ １次燃料制御部、３ Ｆ１−ＳＲＶ、４ Ｆ１−Ｐｘ、５ Ｆ１−ＧＣＶ、６ １次出力配管、７ Ｆ１燃料ノズル、８ 燃焼器、９ ２次燃料制御部、１０ ＳＲＶ開度量測定手段、１１ Ｆ２−ＳＲＶ、１２ Ｆ２−Ｐｘ、１３ ＧＣＶ開度量測定手段、１４ Ｆ２−ＧＣＶ、１５ ギャップ量監視部、１６ ２次出力配管、１７ Ｆ２燃料ノズル、１８ ガスタービン（ＧＴ）、１９ 圧力制御部、２０ 差動変圧器回路、２１ 鉄心、２２ １次巻線、２３、２４ ２次巻線、２５ スプリングシート、２６ ギャップ量監視装置、３０ バルブプラグ、３１ スプリング、３２ バルブステム、３３ バルブシート、３４ 燃料ガス出口、３５ Ｖパッキン、３６ カップリングギャップ、３７ 駆動棒、３８ 油圧器、３９ 燃料ガス入口、４０ ボディ、１００ ガスタービン発電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギャップ量監視装置に関し、さらに詳しくは、ガスタービン発電装置の２次燃料制御部に備えられた燃料流量調節弁（ＧＣＶ）のギャップ量が、正常か否かを判定するギャップ量監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンバインド発電設備におけるガスタービン運転時に、２次燃料流量調節弁（以下、Ｆ２−ＧＣＶと呼ぶ）の弁棒と弁体、及びスプリングシートと弁体の磨耗により、弁棒と該弁棒を駆動する駆動棒との間に存在するカップリングギャップが拡大して、指令により駆動した駆動棒の移動量に対するＦ２−ＧＣＶの実際の開度が減少して、ガスタービンに燃料の供給が不足して燃焼器が失火するといった問題がある。
このような場合、従来では制御装置側で空気量を減少したり、或いはＦ１−ＧＣＶ（１次燃料流量調節弁）、Ｆ２−ＧＣＶの比率を変更していた。それでも度々失火を繰り返すことがあれば運転を停止して、燃料弁本体を点検することにより、初めてギャップが規定量以上に拡大していることが判明する。このように、ガスタービン運転中には、ギャップ拡大を発見することが困難であり、その結果、無駄な対応が多く発生していた。
尚、従来技術として特許文献１には、ガスタービン燃焼器の失火を防止するために、ガスタービンへ供給する燃料の条件変化をガスタービン制御信号として取り込み、この信号に基づいてガスタービンに送り込まれる燃料の発熱量が一定となるように自動制御するガスタービン失火防止方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、ガスタービン制御信号として、少なくとも熱量、温度等のガス燃料条件の変化を検知する必要があり、且つ検知した条件に基づいて発熱量が一定となるように制御しなければならず、装置が大型化するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、Ｆ２−ＧＣＶの弁棒と、該弁棒と別体に構成され該弁棒を駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量を監視するギャップ量監視装置に、燃料遮断弁（ＳＲＶ）の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段と、Ｆ２−ＧＣＶの開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段とを備え、これらの測定量に基づいて、ギャップ量が正常か否かを判定することにより、ガスタービン発電装置の失火を事前に察知することができるギャップ量監視装置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】
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、ガス燃料系統の遮断回路に組み込まれる燃料遮断弁（ＳＲＶ）、及び制御回路に組み込まれてガス燃料の流量を調節する燃料流量調節弁（ＧＣＶ）を夫々備える１次燃料制御部（Ｆ１）、及び２次燃料制御部（Ｆ２）を備え、前記１次燃料制御部、及び前記２次燃料制御部の夫々の前記燃料流量調節弁の入り口圧力が一定となるように前記燃料遮断弁の開度量を制御して、ガスタービンを駆動して発電するガスタービン発電装置であって、前記２次燃料制御部に備えられた前記燃料流量調節弁の弁棒は、弾性部材によって前記燃料ガスの流入路を閉止する方向に付勢されると共に、駆動棒によって押圧されることによって該流入路を開放する方向へ付勢される構成を備え、前記弁棒と前記駆動棒との間のギャップ量を監視するギャップ量監視装置は、前記燃料遮断弁の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段と、前記燃料流量調節弁の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段と、前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量に基づいて、前記ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部と、を備えたことを特徴とする。
ガスタービン発電装置には、ＳＲＶとＧＣＶを夫々備えた１次燃料制御部、及び２次燃料制御部がある。そして、ＧＣＶの入り口圧力を一定になるようにＳＲＶの開度量を制御してガスタービンを一定速度に駆動して発電している。しかし、経年変化により、ＧＣＶの弁棒と、これを駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量が増加して、駆動棒の移動量と実際のＧＣＶの開度量が一致しなくなり、燃焼器が失火するといった問題がある。そこで本発明では、ＳＲＶとＧＣＶの弁棒の移動量を検知する手段を備え、これらの移動量からギャップ量が正常か否かを判定する。これにより、ガスタービン発電装置が稼働中であっても、ギャップ量が正常か否かを判定することができる。
【０００６】
請求項２は、前記ギャップ量監視部は、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下である場合に、前記ギャップ量が異常であると判定することを特徴とする。
ＳＲＶはＧＣＶの入り口圧力を一定にするため、入り口圧力が高くなるとＳＲＶの弁を閉止する方向に働く。また、逆に入り口圧力が低くなるとＳＲＶの弁を開放する方向に働く。ここで、ＧＣＶの弁が閉止する方向に働くと、入り口圧力が高くなるため、ＳＲＶを閉止する方向に働く。その結果、そのような状態が続くと、ＳＲＶとＧＣＶの比は下降する傾向を示すようになる。本発明では、ＳＲＶとＧＣＶの比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下になった場合に、ギャップ量が異常であると判定する。これにより、スポット的な異常値を見ずに、下降傾向での異常値を正確に判定することができる。
【０００７】
請求項３は、前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、前記燃料流量調節弁の開度を増加するように調整する圧力制御部を備えたことを特徴とする。
ギャップ量が異常であると判定した場合、警報だけを出してもよいが、外部より一時的に圧力を調整できれば、装置を停止せずに一定時間稼動を延ばすことができる。そこで本発明では、ギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶの開度を増加するように調整する。これにより、ＧＣＶの入り口圧力を低下させることができるので、ＳＲＶとＧＣＶの比を高くすることができる。
請求項４は、前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、該判定結果を前記圧力制御部に報知する報知手段を備えたことを特徴とする。
最初のギャップ量の異常が判定された場合、ＧＣＶの開度を増加するように調整する必要がある。それには、判定結果を操作者に分かるように報知（例えば、音、光等）しなければならない。これにより、異常状態を即座に認識して対処することができる。
【０００８】
請求項５は、前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段は、夫々に備えられた前記燃料遮断弁及び前記燃料流量調節弁の開度量を夫々電気信号に変換する差動変圧器により構成されていることを特徴とする。
ＳＲＶとＧＣＶの弁の移動量は、弁棒の移動量として検知する必要がある。また、移動方向が両方向であるため、どちら側に移動したかも判断できなければならない。そこで本発明では、弁棒の移動方向により、異なる電圧が発生する差動変圧器を使用する。これにより、電圧変化と極性を検知することにより、精度良く確実に弁棒の移動量を検知することができる。
【０００９】
請求項６は、前記ギャップ量監視部による前記ギャップ量が異常であるとの判定に基づいて、前記圧力制御部が前記燃料流量調節弁の開度量を増加するように調整した後に、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が再び下降傾向を示した場合、前記燃料流量調節弁のギャップを点検する旨を該圧力制御部に報知することを特徴とする。
最初のギャップ量を検出した場合は、ＧＣＶの開度量を調整することにより、ある程度回復することができる。しかし、調整後に再びギャップ量の異常が発生した場合は、ＧＣＶの開度量を調整するだけでは根本的な解決にはならない。そこで本発明では、ＳＲＶとＧＣＶの比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶのギャップを点検する旨を圧力制御部に報知する。これにより、定期点検の時期を事前に察知することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＳＲＶとＧＣＶの弁棒の移動量を検知する手段を備え、これらの移動量からギャップ量が正常か否かを判定するので、ガスタービン発電装置が稼働中であっても、ギャップ量が正常か否かを判定することができる。
また、ＳＲＶとＧＣＶの比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下になった場合に、ギャップ量が異常であると判定するので、スポット的な異常値を見ずに、下降傾向での異常値を正確に判定することができる。
また、ギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶの開度を増加するように調整するので、ＧＣＶの入り口圧力を低下させることができるので、ＳＲＶとＧＣＶの比を高くすることができる。
また、最初のギャップ量の異常が判定された場合、判定結果を操作者に分かるように報知（例えば、音、光等）するので、異常状態を即座に認識して対処することができる。
また、弁棒の移動方向により、異なる電圧が発生する差動変圧器を使用するので、電圧変化と極性を検知することにより、精度良く確実に弁棒の移動量を検知することができる。
また、ＳＲＶとＧＣＶの比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶのギャップを点検する旨を圧力制御部に報知するので、定期点検の時期を事前に察知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のガスタービン発電装置に係るギャップ量監視装置の構成を模式化して示す構成図である。
【図２】（ａ）はＳＲＶ開度量測定手段、及びＧＣＶ開度量測定手段の実施形態の一例を示す構成図であり、（ｂ）はその電気的特性を示す図である。
【図３】本発明のＳＲＶとＧＣＶの弁の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明のギャップ量監視装置２５の動作を説明するフローチャートである。
【図５】ＳＲＶ／ＧＣＶ比率推移をグラフ化した図であり、（ａ）は１−３軸の推移グラフを表し、（ｂ）は１−６軸の推移グラフを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは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主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のガスタービン発電装置に係るギャップ量監視装置の構成を模式化して示す構成図である。このガスタービン発電装置１００は、ＬＮＧ燃料配管と、１次燃料制御部（Ｆ１）２と、２次燃料制御部（Ｆ２）９と、Ｆ１燃料ノズル７とＦ２燃料ノズル１７から噴射される燃料を燃焼させる燃焼器８と、ガスタービン（ＧＴ）１８と、を備えて構成される。即ち、ガス燃料系統の遮断回路に組み込まれる燃料遮断弁（以下、ＳＲＶ：Stop speed Ratio Valveと呼ぶ）３、１１、及び制御回路に組み込まれてガス燃料の流量を調節する燃料流量調節弁（以下、ＧＣＶ:Gas Control Valveと呼ぶ）５、１４をそれぞれ備える１次燃料制御部（Ｆ１）２、及び２次燃料制御部（Ｆ２）９を備え、１次燃料制御部２、及び２次燃料制御部９の夫々のＧＣＶ５、１４の入り口圧力が一定となるようにＳＲＶ１１の開度量を制御して、ガスタービンを一定速度に駆動して発電するガスタービン発電装置１００であって、２次燃料制御部９に備えられたＧＣＶ１４の弁棒は、弾性部材によって燃料ガスの流入路を閉止する方向に付勢されると共に、駆動棒によって押圧されることによって流入路を開放する方向へ付勢される構成を備え、弁棒と駆動棒との間のギャップ量を監視するギャップ量監視装置は、ＳＲＶ１１の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段１０と、ＧＣＶ１４の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段１３と、ＳＲＶ開度量測定手段１０及びＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量に基づいて、ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部１５と、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する圧力制御部１９と、を備えて構成されている。尚、圧力制御部１９には、Ｆ２内の圧力発信機（Ｐｘ）１２の信号に基づいて図示しない油圧器を制御してＳＲＶ１１及びＧＣＶ１４の弁の開度量を調整する。
【００１３】
ガスタービン発電装置１００には、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４を夫々備えた１次燃料制御部、及び２次燃料制御部がある。そして、ＧＣＶ１４の入り口圧力を一定になるようにＳＲＶ１１の開度量を制御してガスタービンを一定速度に駆動して発電している。しかし、経年変化により、ＧＣＶ１４の弁棒と、これを駆動する駆動棒との境界に存在するギャップ量が増加して、駆動棒の移動量と実際のＧＣＶ１４の開度量が一致しなくなり、燃焼器８が失火するといった問題がある。そこで本実施形態では、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の弁棒の移動量を検知するギャップ量監視部１５を備え、これらの移動量からギャップ量が正常か否かを判定する。これにより、ガスタービン発電装置１００が稼働中であっても、ギャップ量が正常か否かを判定することができる。
【００１４】
また、ギャップ量監視部１５は、ＳＲＶ開度量測定手段１０の測定量とＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量との比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下である場合に、ギャップ量が異常であると判定する。即ち、ＳＲＶ１１はＧＣＶ１４の入り口圧力を一定にするため、入り口圧力が高くなるとＳＲＶ１１の弁を閉止する方向に働く。また、逆に入り口圧力が低くなるとＳＲＶ１１の弁を開放する方向に働く。ここで、ＧＣＶ１４の弁が閉止する方向に働くと、入り口圧力が高くなるため、ＳＲＶ１１を閉止する方向に働く。その結果、そのような状態が続くと、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比は下降する傾向を示すようになる。本実施形態では、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比が下降傾向で、且つ所定の管理値以下になった場合に、ギャップ量が異常であると判定する。これにより、スポット的な異常値を見ずに、下降傾向での異常値を正確に判定することができる。
【００１５】
また、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する圧力制御部１９を備えた。即ち、ギャップ量が異常であると判定した場合、警報だけを出してもよいが、外部より一時的に圧力を調整できれば、装置を停止せずに一定時間稼動を延ばすことができる。そこで本実施形態では、ギャップ量が異常であると判定した場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する。これにより、ＧＣＶ１４の入り口圧力を低下させることができるので、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比を高くすることができる。
また、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定した場合、この判定結果を圧力制御部１９に報知する図示しない報知手段を備えた。即ち、最初のギャップ量の異常が判定された場合、ＧＣＶ１４の開度を増加するように調整する必要がある。それには、判定結果を操作者に分かるように報知（例えば、音、光等）しなければならない。これにより、異常状態を即座に認識して対処することができる。
【００１６】
図２（ａ）はＳＲＶ開度量測定手段、及びＧＣＶ開度量測定手段の実施形態の一例を示す構成図であり、図２（ｂ）はその電気的特性を示す図である。図２（ａ）のように２次側巻線２３、２４を２個直列に巻線方向を逆に取り付ける。鉄心（本発明の弁棒）２１が中央にいるときに、ｃ−ｄ端の１次側電圧（Ｅｉ）を励磁すると、２次巻線２３、２４にそれぞれＡ（Ｅ１）、Ｂ（Ｅ２）の電圧が誘起される。このときのａ−ｂ端の出力電圧（Ｅ０）は、Ａ、Ｂの巻線が逆であるため、打ち消されて０Ｖとなる。ここで、図２（ｂ）に示すように、鉄心がＡ側に動くと、Ａ側電圧（Ｅ１）が上昇し、Ｂ側電圧（Ｅ２）が減少することで、出力電圧（Ｅ０）が変動する。この原理を利用したものが差動変圧器である。
即ち、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の弁の移動量は、弁棒の移動量として検知する必要がある。また、移動方向が両方向であるため、どちら側に移動したかも判断できなければならない。そこで本実施形態では、弁棒の移動方向により、異なる電圧が発生する差動変圧器２０を使用する。これにより、電圧変化と極性を検知することにより、精度良く確実に弁棒の移動量を検知することができる。
【００１７】
図３は本発明のＳＲＶとＧＣＶの弁の概略構成を示す断面図である。この図では、主な部分のみを記載して、且つ部分的に構造を模式化して図示している。即ち、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４が図示しない筐体に一体的に、且つ並列に取り付けられている。ここで、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の構造は同じであるので、ＧＣＶ１４の構造のみを説明する。図３は、弁が閉止して燃料ガスが遮断されている状態を表す。ＧＣＶ１４は、スプリング３１の付勢力を与えるスプリングシート２５の凹部と嵌合するように設けられたバルブプラグ（弁体）３０があり、バルブプラグ３０が上下することでバルブシート３３との接触面に間隙を設けて、燃料ガスを通過させる。従って、バルブプラグ３０は、下部がテーパ形状の円形であり、バルブステム（弁棒）３２により上下されることにより、テーパ部分から燃料ガスが通過、又は閉止される。また、バルブステム３２は、棒状に形成され、Ｖパッキング３５により支持されて、油圧器３８の駆動棒３７とカップリングギャップ３６を介して接触するように構成されている。また、バルブステム３２は、上下の移動量を電気的な信号に変換する図２で説明した差動変圧器（ＬＶＤＴ：Linear Variable Differential Transformer）１３を備えている。
【００１８】
次にＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の動作について説明する。尚、ＳＲＶ１１の同じ構成要素にはＧＣＶ１４と同じ参照番号を付して説明する。ＳＲＶ１１はＧＣＶ１４に供給する燃料ガスの圧力が、常に一定の圧力となるように圧力制御部１９により制御されている。従って、ＳＲＶ１１の油圧器３８は、その圧力になるように、圧力制御部１９により圧力発信機（Ｐｘ）１２の信号を監視して制御される。その結果、燃料ガス入口３９から流入した燃料ガスは、ＳＲＶ１１のバルブプラグ３０とバルブシート３３の間隙から矢印の方向に流れる。また、ＧＣＶ１４は、圧力制御部１９の指令により油圧器３８が駆動して、駆動棒３７を上部に押し上げる。その結果、カップリングギャップ３６を介してバルブステム３２が上部に押し上げられ、バルブプラグ３０がスプリング３１の付勢力に抗して上部に移動する。その結果、バルブプラグ３０とバルブシート３３の接触面に間隙が生じて、一定の圧力に制御された燃料ガスがその間を通過して、矢印のルートで流れ、燃料ガス出口３４からＦ２燃料ノズル１７を介して燃焼器８に供給される。
【００１９】
以上がＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の基本的な動作であるが、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４のバルブプラグ３０の開度量は、バルブステム３２とバルブプラグ３０が一体的に動作することを前提に制御される。しかし、スプリングシート２５とバルブプラグ３０は別体であるため、その接触面が経年変化により磨耗する。また、バルブプラグ３０とバルブステム３２は別体であるため、その接触面が経年変化により磨耗する。その結果、圧力制御部１９がＧＣＶ１４の開度量を、例えば１００％開放する指令を油圧器３８に与えても、上記の各部分の磨耗により、カップリングギャップ３６のギャップが拡大して１００％の移動量が実際には８０％の移動量としてバルブステム３２に伝達され、指令と実際の燃料供給量がずれてしまい、燃焼器８が失火するといった現象が発生した。本発明では、失火に至る過程を事前に察知して、失火を防止するために、２次燃料制御部９のＳＲＶ１１とＧＣＶ１４を図１のように構成するものである。
【００２０】
図４は本発明のギャップ量監視装置２５の動作を説明するフローチャートである。尚、ここでは、タービンの起動時の詳細な動作については省略する。タービン１８が起動すると（Ｓ１）、Ｆ１燃料ノズル７から燃料が噴射され（Ｓ２）、続いてＦ２噴射ノズル１７から燃料が噴射される（Ｓ３）。そして、タービン１８が定格回転数に達すると（Ｓ４でＹ）、ギャップ量監視部１５は、ＳＲＶ１１の弁開度量（Ｐｓ）を測定する（Ｓ５）。次にＧＣＶ１４の弁開度量（Ｐｇ）を測定する（Ｓ６）。そして、Ｐｓ／Ｐｇを計算してその結果を記憶する（Ｓ７）。ここで、Ｐｓ／Ｐｇの初期値（例えば８０％）から下降しているか否かをチェックする（Ｓ８）。チェックの方法は、例えば、比率の計算結果を２〜３日おきに比較して、最初の値に対して３日後の値が低下していれば下降していると判断する。ステップＳ８で下降していると判断した場合（Ｓ８でＹ）、下降値の最終の値が管理値（例えば、７７．５％）を下回ったか否かをチェックして（Ｓ９）、下回らなければ（Ｓ９でＮ）、ステップＳ５に戻って繰り返す。ステップＳ９で値が下回った場合（Ｓ９でＹ）、警報を発して（Ｓ１０）、圧力制御部１９は、ＧＣＶ１４の開度量を開放するように調整して、Ｐｇを低下させる。それによりＰｓが規定値より低下するので、圧力制御部１９は規定値になるようにＰｓを高くするように制御して、その結果、Ｐｓ／Ｐｇの値が高くなって初期値に近づく（Ｓ１１）。
【００２１】
図５はＳＲＶ／ＧＣＶ比率推移をグラフ化した図であり、図５（ａ）は１−３軸の推移グラフを表し、図５（ｂ）は１−６軸の推移グラフを表す。縦軸がＳＲＶ／ＧＣＶ比率（％）を表し、横軸が時間である。図５（ａ）から、ＳＲＶ／ＧＣＶ比率は初期値では８０．０％を示し、所定の時間変化がないが、ある時点から低下し始めて領域Ａの部分で７７％ぐらいまで低下する特性５０を示している。ここで、領域Ａでギャップ量監視部１５が比率の低下傾向を検知して、管理値７７．５％を低下したことでＧＣＶ１４の開度量を調整して７９％ぐらいまで上昇させ、その後、再び低下傾向を示す特性５１が表されている。
また、図５（ｂ）から、ＳＲＶ／ＧＣＶ比率は略７９％を示し、ある時点から急激に低下し始めて領域Ｂの部分で７７％ぐらいまで低下する特性５２を示している。ここで、領域Ｂでギャップ量監視部１５が比率の低下傾向を検知して、管理値７７．５％を低下したことでＧＣＶ１４の開度量を調整して７８％ぐらいまで上昇させるが、その後、再び低下傾向を示す特性５３が表されている。
【００２２】
このように、本発明では、ＳＲＶ／ＧＣＶ比率を常時監視することにより、燃焼器８の失火を予測することが可能となり、外部（圧力制御部１９）からある程度の対策を打つことができる。即ち、ギャップ量監視部１５がギャップ量が異常であると判定して、圧力制御部１９によりＧＣＶ１４の開度量を増加するように調整した後に、ＳＲＶ開度量測定手段１０の測定量とＧＣＶ開度量測定手段１３の測定量との比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶ１４のギャップを点検する旨を圧力制御部１９に報知する。
最初のギャップ量を検出した場合は、ＧＣＶ１４の開度量を調整することにより、ある程度回復することができる（図５のＡ領域とＢ領域）。しかし、調整後に再びギャップ量の異常が発生した場合は、ＧＣＶ１４の開度量を調整するだけでは根本的な解決にはならない。そこで本発明では、ＳＲＶ１１とＧＣＶ１４の比が再び下降傾向を示した場合、ＧＣＶ１４のギャップを点検する旨を圧力制御部１９に報知する。これにより、定期点検の時期を事前に察知することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１ ＬＮＧ燃料配管、２ １次燃料制御部、３ Ｆ１−ＳＲＶ、４ Ｆ１−Ｐｘ、５ Ｆ１−ＧＣＶ、６ １次出力配管、７ Ｆ１燃料ノズル、８ 燃焼器、９ ２次燃料制御部、１０ ＳＲＶ開度量測定手段、１１ Ｆ２−ＳＲＶ、１２ Ｆ２−Ｐｘ、１３ ＧＣＶ開度量測定手段、１４ Ｆ２−ＧＣＶ、１５ ギャップ量監視部、１６ ２次出力配管、１７ Ｆ２燃料ノズル、１８ ガスタービン（ＧＴ）、１９ 圧力制御部、２０ 差動変圧器回路、２１ 鉄心、２２ １次巻線、２３、２４ ２次巻線、２５ スプリングシート、２６ ギャップ量監視装置、３０ バルブプラグ、３１ スプリング、３２ バルブステム、３３ バルブシート、３４ 燃料ガス出口、３５ Ｖパッキン、３６ カップリングギャップ、３７ 駆動棒、３８ 油圧器、３９ 燃料ガス入口、４０ ボディ、１００ ガスタービン発電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料系統の遮断回路に組み込まれる燃料遮断弁、及び制御回路に組み込まれてガス燃料の流量を調節する燃料流量調節弁を夫々備える１次燃料制御部、及び２次燃料制御部を備え、前記１次燃料制御部、及び前記２次燃料制御部の夫々の前記燃料流量調節弁の入り口圧力が一定となるように前記燃料遮断弁の開度量を制御して、ガスタービンを駆動して発電するガスタービン発電装置であって、
前記２次燃料制御部に備えられた前記燃料流量調節弁の弁棒は、弾性部材によって前記燃料ガスの流入路を閉止する方向に付勢されると共に、駆動棒によって押圧されることによって該流入路を開放する方向へ付勢される構成を備え、
前記弁棒と前記駆動棒との間のギャップ量を監視するギャップ量監視装置は、前記燃料遮断弁の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段と、前記燃料流量調節弁の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段と、前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量に基づいて、前記ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部と、を備えたことを特徴とするギャップ量監視装置。
【請求項２】
前記ギャップ量監視部は、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が下降傾向であり、且つ所定の管理値以下である場合に、前記ギャップ量が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のギャップ量監視装置。
【請求項３】
前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、前記燃料流量調節弁の開度を増加するように調整する圧力制御部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のギャップ量監視装置。
【請求項４】
前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、該判定結果を前記圧力制御部に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のギャップ量監視装置。
【請求項５】
前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段は、夫々に備えられた前記燃料遮断弁及び前記燃料流量調節弁の開度量を夫々電気信号に変換する差動変圧器により構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のギャップ量監視装置。
【請求項６】
前記ギャップ量監視部による前記ギャップ量が異常であるとの判定に基づいて、前記圧力制御部が前記燃料流量調節弁の開度量を増加するように調整した後に、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が再び下降傾向を示した場合、前記燃料流量調節弁のギャップを点検する旨を該圧力制御部に報知することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のギャップ量監視装置。
【請求項１】
ガス燃料系統の遮断回路に組み込まれる燃料遮断弁、及び制御回路に組み込まれてガス燃料の流量を調節する燃料流量調節弁を夫々備える１次燃料制御部、及び２次燃料制御部を備え、前記１次燃料制御部、及び前記２次燃料制御部の夫々の前記燃料流量調節弁の入り口圧力が一定となるように前記燃料遮断弁の開度量を制御して、ガスタービンを駆動して発電するガスタービン発電装置であって、
前記２次燃料制御部に備えられた前記燃料流量調節弁の弁棒は、弾性部材によって前記燃料ガスの流入路を閉止する方向に付勢されると共に、駆動棒によって押圧されることによって該流入路を開放する方向へ付勢される構成を備え、
前記弁棒と前記駆動棒との間のギャップ量を監視するギャップ量監視装置は、前記燃料遮断弁の開度量を測定するＳＲＶ開度量測定手段と、前記燃料流量調節弁の開度量を測定するＧＣＶ開度量測定手段と、前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量に基づいて、前記ギャップ量が正常か否かを判定するギャップ量監視部と、を備えたことを特徴とするギャップ量監視装置。
【請求項２】
前記ギャップ量監視部は、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が下降傾向であり、且つ所定の管理値以下である場合に、前記ギャップ量が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のギャップ量監視装置。
【請求項３】
前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、前記燃料流量調節弁の開度を増加するように調整する圧力制御部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のギャップ量監視装置。
【請求項４】
前記ギャップ量監視部が前記ギャップ量が異常であると判定した場合、該判定結果を前記圧力制御部に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のギャップ量監視装置。
【請求項５】
前記ＳＲＶ開度量測定手段及び前記ＧＣＶ開度量測定手段は、夫々に備えられた前記燃料遮断弁及び前記燃料流量調節弁の開度量を夫々電気信号に変換する差動変圧器により構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のギャップ量監視装置。
【請求項６】
前記ギャップ量監視部による前記ギャップ量が異常であるとの判定に基づいて、前記圧力制御部が前記燃料流量調節弁の開度量を増加するように調整した後に、前記ＳＲＶ開度量測定手段の測定量と前記ＧＣＶ開度量測定手段の測定量との比が再び下降傾向を示した場合、前記燃料流量調節弁のギャップを点検する旨を該圧力制御部に報知することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のギャップ量監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１２７２５０（Ｐ２０１２−１２７２５０Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９０６３（Ｐ２０１０−２７９０６３）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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