フィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法
【課題】フィルタを効率よく交換できるようにすること。
【解決手段】フィルタ目詰まり検出装置８０は、ガスタービン１２の給気に含まれる粉塵を除去するフィルタ２０の目詰まり状況を検出するものであり、フィルタ２０の上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段は、前記フィルタの少なくとも２箇所を検出可能に構成されている。
【解決手段】フィルタ目詰まり検出装置８０は、ガスタービン１２の給気に含まれる粉塵を除去するフィルタ２０の目詰まり状況を検出するものであり、フィルタ２０の上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段は、前記フィルタの少なくとも２箇所を検出可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法に関し、特に、フィルタを効率よく交換できるようにするフィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電装置には例えばガスタービンが利用されている。ガスタービンは、フィルタを介して外気を吸入した後、この吸入した外気（給気）をダクトを介して圧縮機へ送って圧縮し、この圧縮空気と燃料とを混合して燃焼器で燃焼することにより、発生した燃焼ガスのエネルギーでタービンを駆動して回転エネルギーを出力するものである。ガスタービン用のフィルタとしては、例えば特許文献１に示すように、上流側（外気側）から下流側（ガスタービン側）に向かう流路に３段のフィルタを直列に接続し、大気に含まれる微小な粉塵を捕捉してガスタービンの稼働効率の向上を図るものが用いられている。これらのフィルタは、継続使用すると大量の粉塵が付着して目詰まりを起こし、これにより、圧縮機へ供給する空気量が低下して、発電効率が低下することになる。このため、従来は、発電装置を停止させて、定期的にフィルタの交換を行っている。
【特許文献１】特開２００３−２５４０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように定期的にフィルタの交換を行うと、フィルタの性能が十分なのに発電装置を停止させる場合や、フィルタの性能が不十分なのに発電装置を稼動させる場合などがあるため、必ずしも効率よくフィルタを交換できない。そこで、フィルタの上流側と下流側との差圧を検出して、この差圧によりフィルタの目詰まり状況を把握することにより、フィルタを交換する方法も考えられる。
ところが、ガスタービンには多くの空気を供給する必要があるため、外気に面するフィルタとしては大面積のものが必要となる。一方、ガスタービンを空気を供給するダクトの面積は、このフィルタの面積よりもかなり小さい。このため、フィルタの各部を通過する空気の流量は、ダクトに近い部分で大きく、ダクトから離れた部分で小さくなる。このようにフィルタの位置によって流量が異なるため、目詰まりの起こり易さもフィルタの位置によって異なることとなる。したがって、フィルタの１箇所で差圧を検出しただけでは、フィルタの交換時期を適切に把握できない。
本発明の目的は、フィルタを効率よく交換できるようにするフィルタ目詰まり検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するフィルタの目詰まり状況を検出するフィルタ目詰まり検出装置であって、前記フィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段は、前記フィルタの上側箇所および下側箇所の少なくとも２箇所を検出可能に構成されることを特徴とする。
本発明では、例えば、まず、差圧検出手段で、フィルタの、目詰まりを生じやすい箇所（一側）での差圧を検出して、フィルタにおける一側の目詰まり状況を把握する。続いて、一側が目詰まりを起こしていた場合に他側での差圧を検出し、フィルタの他側が目詰まりを起こしていた場合にはフィルタ全体が交換時期であると判定し、フィルタの他側が目詰まりを起こしていない場合には、フィルタ全体が正常に使用できる状態にあると判定する。このため、フィルタの交換時期を的確に把握でき効率よくフィルタを交換できる。
【０００５】
このフィルタ目詰まり検出装置において、前記フィルタは、上流側から順に、互いに離間する第１段フィルタ、第２段フィルタ、および第３段フィルタを備え、前記差圧検出手段は、前記第１段フィルタと前記第２段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第１配管と、前記第２段フィルタと前記第３段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第２配管と、前記第１段フィルタの上流側である外気の圧力と、前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第１差圧計と、前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第２差圧計と、前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第３段フィルタの下流側で前記ガスタービンに通じる箇所における空気の圧力との差圧を検出する第３差圧計とを備える構成を採用できる。
【０００６】
本発明は、ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するためのフィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を、前記フィルタの少なくとも２箇所で検出する差圧検出手段を備えるフィルタ目詰まり検出装置を用いて、前記フィルタを管理するフィルタ管理方法であって、前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける目詰まりを生じやすい箇所である一側の差圧を検出して、この検出したフィルタの一側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には前記フィルタを正常と判定し、検出したフィルタの一側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける前記一側よりも目詰まりが生じにくい他側の差圧を検出し、この検出したフィルタの他側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には、前記フィルタを正常と判定し、検出したフィルタの他側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記フィルタを異常と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法によれば、フィルタを効率よく交換できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態に係るガスタービン用フィルタユニット１を備えるコンバインドサイクル発電装置１００について説明する。
図１は、コンバインドサイクル発電装置１００の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、コンバインドサイクル発電装置１００は、外気を導入する給気設備１０と、導入した空気を圧縮して燃料と混合し、この混合ガスを燃焼してタービンを回転させて回転エネルギーを出力するガスタービン１２と、ガスタービン１２からの排出ガスで蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを回転させて回転エネルギーを出力する蒸気タービン１４と、ガスタービン１２および蒸気タービン１４から出力された回転エネルギーで発電する発電機１６とを備えている。
【０００９】
図２は、給気設備１０の外観側面を示す図である。図２に示すように、給気設備１０は、矢印Ｘに示すように外気を導入する例えば４階建て箱形の設備本体１７と、設備本体１７の各階における外壁の前面（図中の左面）１７Ａおよび両側面１７Ｂの開口部に取り付けられ、導入した外気から粉塵を除去するガスタービン用フィルタユニット１と、設備本体１７の後面１７Ｃ（図中の右面）から下側後方へ突出し、ガスタービン用フィルタユニット１を通過した空気を矢印Ｙに示すようにガスタービン１２（図１）側へ導くダクト１８とを備えている。
【００１０】
設備本体１７は、ガスタービン用フィルタユニット１を介して導入された空気がダクト１８へと流通するように内部が空洞になっている。なお、設備本体１７内を流れる外気の流速（流量）や流通方向は、設備本体１７に取りつけられるガスタービン用フィルタユニット１の各フィルタの目開きや段数に応じて変化する。このため、本実施形態では、従来例えば１段のフィルタが用いられていた設備本体１７を３段のフィルタを用いた場合でも、少なくとも従前と同程度の外気の流速（流量）を確保できるように、設備本体１７を上方および前方に拡張している。これにより、設備本体１７内の外気の流れをスムーズにしている。
【００１１】
ガスタービン用フィルタユニット１は、例えば正面視略矩形状のパネル状に形成され、雨水の浸入を防止するウェザールーバー１９を介して上下左右に隣接するように複数配置されている。
図３は、ガスタービン用フィルタユニット１を示す分解斜視図である。また、図４は、ガスタービン用フィルタユニット１を構成する取付部材を示す平面図である。図３に示すように、ガスタービン用フィルタユニット１は、例えば３段に構成されたフィルタ２０と、３段のフィルタ２０をそれぞれ離間した状態で保持する取付部材５０と、フィルタ２０の目詰まり状況を検出する検出装置８０とを備えている。
【００１２】
フィルタ２０は、第１段フィルタ３１と、第２段フィルタ３２と、第３段フィルタ４０とを備えている。第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２、および第３段フィルタ４０は、上流側（外気側）から、この順で配置されている。なお、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２が、請求項の上流側フィルタに対応し、第３段フィルタ４０が請求項の下流側フィルタに対応する。
【００１３】
第１段フィルタ３１は、矩形板状に形成され、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９０％以上捕集するフィルタである。第２段フィルタ３２は、矩形板状に形成され、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集するフィルタである。第２段フィルタ３２の外周には枠部材３５が取り付けられている。また、第３段フィルタ４０は、０．３μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集するフィルタである。以上の３段のフィルタ３１，３２，４０を組み合わせることにより、フィルタ２０は、導入した外気から０．３μｍ以下の粉塵を粒子数で９９．９％以上捕集できる。
【００１４】
また、第１段フィルタ３１と第２段フィルタ３２との間には、取付フレーム３３が配置されている。取付フレーム３３は、所定の厚み寸法を有する矩形状の枠体として構成されている。取付フレーム３３の下流側面３３Ａは、第２段フィルタ３２の外周に取り付けられた枠部材３５に嵌合する。また、取付フレーム３３の上流側面３３Ｂには上下に枠部材３３Ｃが設けられ、これら上下の枠部材３３Ｃと第１段フィルタ３１が係合する。このような構成により、第１段フィルタ３１と第２段フィルタ３２とは、取付フレーム３３の厚み寸法分だけ離間する。なお、一部の取付フレーム３３には、例えば上部などに配管Ｐを挿通するための挿通孔３３Ｐが形成されている。この挿通孔３３Ｐに通された配管Ｐを通じて、第１段フィルタ３１と第２段フィルタ３２との間の空気圧が測定できるようになっている。なお、挿通孔３３Ｐを上部に形成したが下部や側部に形成してもよい。
【００１５】
さらに、ガスタービン用フィルタユニット１は、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２および取付フレーム３３を厚み方向に把持してユニット化する把持部材３４を備えている。把持部材３４は、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の左右側にそれぞれ取り付けられる。各把持部材３４は、第１段フィルタ３１の上流側の面に当接し伸縮自在に構成された当接部３４Ａと、当接部３４Ａの両端に設けられ、第２段フィルタ３２外周の枠部材３５に係合する係合部３４Ｂとを備えている。
【００１６】
第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２は、次の手順により組み付けられる。まず、第２段フィルタ３２外周の枠部材３５に取付フレーム３３を嵌合させるとともに、取付フレーム３３と第１段フィルタ３１とを係合させる。その後、伸長させた当接部３４Ａを第１段フィルタ３１の上流側の面にあてがいつつ、係合部３４Ｂを枠部材３５の上下側に係合させることにより、把持部材３４で、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２および取付フレーム３３を厚み方向に把持する。このように第１段フィルタ３１を第２段フィルタ３２に把持部材３４で把持させているだけなので、最も交換頻度の高い第１段フィルタ３１を工具等を用いることなく簡単に交換できる。
【００１７】
取付部材５０は、図３，図４に示すように、設備本体１７の壁面に取り付けられる格子状の枠体５２と、枠体５２の上流側の面および下流側の面における各格子の頂点部分Ａに垂直に溶接され、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２、および第３段フィルタ４０を支持するアングル材５４と、図４に示すように、枠体５２の表裏面方向に貫通するとともに、各フィルタ３１，３２，４０の左右端縁をそれぞれ枠体５２側へ押える押え部材５６とを備えている。
【００１８】
図３に示すように、枠体５２は、複数のフィルタ２０を上下左右に隣接した状態で配置できる格子状に構成されている。各格子は、上枠５２Ａと、下枠５２Ｂと、左右の縦枠５２Ｃとにより構成されている。枠体５２の上流側の面には、アングル材５４で支持されたフィルタ３１，３２がねじ５８によりねじ止めされている。また、枠体５２の下流側の面には、アングル材５４に支持された第３段フィルタ４０が配置されている。なお、一部の枠体５２には、その上枠５２Ａに、前記挿通孔３３Ｐと同様に配管Ｑを通すための挿通孔５２Ｑが形成されている。挿通孔５２Ｑに通された配管Ｑを通じて、第２段フィルタ３２と第３段フィルタ４０との間の空気圧が測定できるようになっている。なお、挿通孔５２Ｑを上枠５２Ａに形成したが、下枠５２Ｂや左右の縦枠５２Ｃに形成してもよい。
【００１９】
図４に示すように、押え部材５６は、枠体５２の各縦枠５２Ｃにおける上流側の面および下流側の面、さらに、第２段フィルタ３２に取り付けられた枠部材３５（図３）を貫通する一定の長さのボルト部材６０と、ボルト部材６０の下流側の端部に取り付けられ、第３段フィルタ４０（図３）を枠体５２側へ押え付ける押付部材６２と、ボルト部材６０の上流側の端部に螺合され、第２段フィルタ３２（図３）を枠体５２側へ固定する蝶ナット６４とを備えている。
【００２０】
押付部材６２は、ボルト部材６０に挿通される押付部材本体６６と、ボルト部材６０の下流側の端部に螺合されて、押付部材本体６６を固定するナット６８とを備え、押付部材本体６６で第３段フィルタ４０を枠体５２側へ押え付けている。
枠体５２の端縁に取り付けられる押付部材本体６６は、第３段フィルタ４０を１つだけ支持しており、ボルト部材６０に通すためのパイプ部７０と、パイプ部７０の端部から延出した押付板７２とを備え、ボルト部材６０にパイプ部７０を通すことにより、押付板７２がボルト部材６０に対し傾かないようになっている。また、枠体５２の端縁以外の場所に取り付けられる押付部材本体６６は、隣接する第３段フィルタ４０間をともに支持する押付板７２として構成されている。
【００２１】
以上のガスタービン用フィルタユニット１は、以下のようにして組み立てられる。
まず、前述したような手順でフィルタ３１，３２を組み付けておく。次に、アングル材５４で第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２を支持しつつ、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２を枠体５２の上流側の面にねじ止めする。また、枠体５２の下流側に取り付けられたアングル材５４で第３段フィルタ４０を支持する。次に、枠体５２および第２段フィルタ３２外周の枠部材３５にボルト部材６０を貫通させ、ボルト部材６０の上流側の端部に蝶ナット６４を螺合して、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２を枠体５２の上流側の面に固定する。また、ボルト部材６０の下流側の端部に押付部材本体６６を通してから、ボルト部材６０の下流側の端部にナット６８を螺合して、第３段フィルタ４０を枠体５２の下流側の面に固定する。なお、一部の枠体５２の挿通孔５２Ｑに配管Ｑを通し、同様に、一部の取付フレーム３３の挿通孔３３Ｐにも配管Ｐを通しておく。
【００２２】
次に、検出装置８０を用いてフィルタ３１，３２，４０を効率的に保守管理する方法について説明する。
図５は、検出装置８０の構成を模式的に示す図である。図５に示すように、検出装置８０は、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間に接続される第１配管である配管Ｐ（図３）と、第２段フィルタ３２および第３段フィルタ４０の間に接続される第２配管である配管Ｑ（図３）と、第１段フィルタ３１の上流側の給気設備１０内に接続される配管Ｒと、第３段フィルタ４０の下流側に接続される配管Ｓとを備えている。配管Ｐは、基端から先端に向かう途中で２つに分岐した配管Ｐ１，Ｐ２を有し、配管Ｑも、基端から先端に向かう途中で２つに分岐した配管Ｑ１，Ｑ２を有している。配管Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１，Ｑ２の流路には、各流路を開閉するためのバルブ８８（８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ）がそれぞれ設けられている。
【００２３】
図６は、給気設備１０を示す正面図である。配管Ｐ１，Ｑ１の先端側は、図６に示す下階位置Ｄに配置されたフィルタ２０に接続されている。また、配管Ｐ２，Ｑ２の先端側は、図６に示す上階位置Ｕに配置されたフィルタ２０に接続されている。なお、下階位置Ｄが請求項のフィルタの一側に対応し、また、上階位置Ｕが請求項のフィルタの他側に対応する。
【００２４】
図５に示すように、検出装置８０は、各配管Ｒ，Ｐの基端を接続する第１差圧計８１と、各配管Ｐ，Ｑの基端を接続する第２差圧計８２と、各配管Ｑ，Ｓの基端を接続する第３差圧計８３と、各配管Ｒ，Ｓの基端を接続する第４差圧計８４とを備えている。第１差圧計８１は、第１段フィルタ３１より上流側の外気と、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間の空気との差圧を検出する。第２差圧計８２は、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間の空気と、第２段フィルタ３２および第３段フィルタ４０の間の空気との差圧を検出する。第３差圧計８３は、第２段フィルタ３２および第３段フィルタ４０の間の空気と、第３段フィルタ４０より下流側のガスタービン１２供給用の空気との差圧を検出する。第４差圧計８４は、第１段フィルタ３１より上流側の外気と、第３段フィルタ４０より下流側のガスタービン１２供給用の空気との差圧、すなわち、全差圧を検出する。
【００２５】
本実施形態では、ガスタービン１２へのダクト１８が下部側に取り付けられているため、上階側のフィルタ２０よりも下階側のフィルタ２０の方が通過する空気の流量が多くなり、従って下階側のフィルタ２０の方が先に目詰まりを起こすものと考えられる。そこで、検出装置８０では、以下のようにしてフィルタ３１，３２，４０の目詰まり状況、すなわちフィルタ３１，３２，４０の交換時期を把握している。
常態では、給気設備１０の下階側に接続された配管Ｐ１，Ｑ１のバルブ８８Ａ，８８Ｃを開き、さらに、給気設備１０の上階側に接続された配管Ｐ２，Ｑ２のバルブ８８Ｂ，８８Ｄを閉じることにより、下階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０の差圧を検出して目詰まり状況を把握する。そして、下階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０が目詰まりを起こしていると判定した場合には、給気設備１０の下階側に接続された配管Ｐ１，Ｑ１のバルブ８８Ａ，８８Ｃを閉じ、給気設備１０の上階側に接続された配管Ｐ２，Ｑ２のバルブ８８Ｂ，８８Ｄを開くことにより、上階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０の差圧を検出して目詰まり状況を把握する。
【００２６】
すなわち、バルブ８８Ａ，８８Ｃを開き、バルブ８８Ｂ，８８Ｄを閉じた状態で、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値以下となる場合には、下階のフィルタ３１，３２，４０は、目詰まりが少なく、有効に使用できる状態にあると判定する。一方、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値より大きくなる場合には、下階のフィルタ３１，３２，４０が目詰まりを起こしていると判定し、下階側の配管Ｐ１，Ｑ１のバルブ８８Ａ，８８Ｃを閉じ、上階側の配管Ｐ２，Ｑ２のバルブ８８Ｂ，８８Ｄを開くことにより、給気設備１０の上階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０の監視に切り替える。
【００２７】
このようにバルブ８８Ａ，８８Ｃを閉じ、バルブ８８Ｂ，８８Ｄを開いた状態で、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値以下となる場合には、上階のフィルタ３１，３２，４０は目詰まりが少なく、有効に使用できる状態にあると判定する。この場合には、有効に使用できるフィルタ３１，３２，４０が一部に存在するため、フィルタ３１，３２，４０全体としては、有効に使用できる状態にあると判定する。一方、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値より大きくなる場合には、フィルタ３１，３２，４０全体が目詰まりを起こして、有効に使用できない状態にあると判定する。このタイミングが各フィルタ３１，３２，４０の交換時期となる。以上のようにして各箇所の差圧を検出することにより、フィルタ３１，３２，４０の保守管理を行っている。なお、このように給気設備１０の上階側および下階側の２カ所で差圧の検出を行っているが、３カ所以上としてもよい。また、検出箇所としては、給気設備１０の上階側および下階側には限定されず、ダクト１８の取り付け位置等に応じて適宜選択できる。
【００２８】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１)各フィルタ３１，３２，４０は下階位置Ｄから粉塵が堆積する傾向にあるため、各差圧計８１〜８４で各フィルタ３１，３２，４０の下階位置Ｄの差圧を検出して、各フィルタ３１，３２，４０の下階位置Ｄの目詰まり状況を把握して、下階位置Ｄが目詰まりを起こしていた場合にのみ上階位置Ｕの差圧を検出し、各フィルタ３１，３２，４０の上階位置Ｕが目詰まりを起こしていた場合には、各フィルタ３１，３２，４０の全体が交換時期であると判定し、各フィルタ３１，３２，４０の上階位置Ｕが目詰まりを起こしていない場合には、各フィルタ３１，３２，４０の全体が正常に使用できる状態にあると判定するため、各フィルタ３１，３２，４０の交換時期を的確に把握でき、各フィルタ３１，３２，４０を効率よく交換できる。
【００２９】
(２)枠体５２の上流側にフィルタ３１，３２を、枠体５２の下流側に第３段フィルタ４０を取り付けたので、１つの枠体５２で複数のフィルタ３１，３２，４０を保持することができ、ガスタービン用フィルタユニット１の小型化を図ることができる。
【００３０】
(３)フィルタ３１，３２，４０の目開きの相違により各フィルタ３１，３２，４０の目詰まり頻度が相違するが、本実施形態では、枠体５２の上流側にフィルタ３１，３２を、また、枠体５２の下流側に第３段フィルタ４０を設けているため、交換頻度の低い第３段フィルタ４０に影響を与えることなく、交換頻度の高い上流側の各フィルタ３１，３２を単独で交換でき、フィルタ２０のメンテナンス作業が容易になる。
【００３１】
(４)枠体５２の上流側および下流側にアングル材５４を設け、このアングル材５４でフィルタ３１，３２および第３段フィルタ４０を支持する構成としたので、フィルタ３１，３２および第３段フィルタ４０の位置決めが容易になる。
【００３２】
(５)第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間に取付フレーム３３を配置し、これらを把持部材３４で厚み方向に把持する構成としたので、フィルタ３１，３２を１つのユニットとして扱うことができ、フィルタ３１，３２の交換やメンテナンス等の作業が容易である。
【００３３】
(６)一定の長さのボルト部材６０を用いて、各フィルタ３１，３２，４０を枠体５２に固定するようにしたので、枠体５２の上流側のフィルタ３１，３２または下流側の第３段フィルタ４０のいずれかを位置合わせするだけで、他側のフィルタ３１，３２，４０も簡単に位置合わせを行うことができる。
【００３４】
(７)上流側から順に、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９０％以上捕集する第１段フィルタ３１と、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集する第２段フィルタ３２と、０．３μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集する第３段フィルタ４０とを配置してフィルタ２０を構成したので、導入した外気から０．３μｍ以下の粉塵を粒子数で９９．９％以上捕集できる。このため、ガスタービン１２を構成する空気圧縮機の翼に粉塵が付着しにくくなるから、空気の流れを損なうことなく効率よく空気圧縮機を稼動でき、ひいては発電効率を高めることができる。なお、構成するフィルタ３１，３２，４０の性能は前記に限定されず、上流側から順に高性能となるように配置すればよい。
【００３５】
(８)配管Ｐ，Ｑの先端側を２つに分岐させて、配管Ｐ，Ｑを各フィルタ３１，３２，４０の上階位置Ｕと下階位置Ｄの検出に共用する構成としたので、各位置Ｕ，Ｄに対応して配管や差圧計をそれぞれ設ける場合に比べて、配管Ｐ，Ｑの本数や差圧計の数量が減少することにより、配管繋ぎミスなどの配管施工ミス等を低減できるとともに、配管の材料費や、差圧計に掛かる費用、工事費、管理費等のコストを抑えることができ、さらに、配管や差圧計を含む検出装置８０の設置スペースを低減することもできる。
【００３６】
なお、本発明は、前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態において、検出箇所を上階位置Ｕと下階位置Ｄの２箇所としたが、検出箇所の数は限定されず、３箇所以上であってもよく、また、検出箇所も上階位置Ｕと下階位置Ｄには限定されない。また、先端側が２つに分岐した配管を用いて、上階位置Ｕと下階位置Ｄとを１つの差圧計で検出したが、各位置ごとに差圧計を１つずつ配置してもよい。
【００３７】
また、前記実施形態では、作業者が各差圧計８１〜８４を監視することにより、バルブ８８の開閉を行ってフィルタ２０の交換時期を把握していたが、コンピュータを用いてフィルタ２０の交換時期を自動的に把握できるようにしてもよい。例えば、各差圧計８１〜８３による検出値が所定の規定値より大きくなるか否かに基づいて、各バルブ８８の開閉を電磁的に制御する構成等とすればよい。
【００３８】
また、前記実施形態において、上流側フィルタを第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の２段により構成したが、１段であっても、３段以上であってもよく、その段数は特に限定されない。また、下流側フィルタを第３段フィルタ４０を１段として構成したが、複数段の構成としてもよい。
また、枠体５２の上流側の面にフィルタ３１，３２を、枠体５２の下流側の面に第３段フィルタ４０を固定する押え部材として、枠体５２を貫通するボルト部材６０の端部に蝶ナット６４や押付部材６２を取りつける構成を採用したが、この構成には限定されず、他の締めつけ手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィルタユニットを備えるガスタービン発電機の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】前記ガスタービン発電機を構成する給気設備を示す横断面図である。
【図３】前記フィルタユニットを示す分解斜視図である。
【図４】前記フィルタユニットを構成する取付部材を示す平面図である。
【図５】前記フィルタユニットを構成する検出装置を模式的に示す図である。
【図６】前記給気設備を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ ガスタービン用フィルタユニット
１０ 給気設備 １２ ガスタービン
１４ 蒸気タービン １６ 発電機
１７ 設備本体 １７Ａ 前面
１７Ｂ 両側面 １７Ｃ 後面
１８ ダクト １９ ウェザールーバー
２０ フィルタ
３１ 第１段フィルタ ３２ 第２段フィルタ
３３ 取付フレーム
３３Ａ 下流側面 ３３Ｂ 上流側面
３３Ｃ 枠部材 ３３Ｐ 挿通孔
３４ 把持部材
３４Ａ 当接部 ３４Ｂ 係合部
３５ 枠部材 ４０ 第３段フィルタ
５０ 取付部材
５２ 枠体
５２Ａ 上枠 ５２Ｂ 下枠
５２Ｃ 縦枠 ５２Ｑ 挿通孔
５４ アングル材 ５６ 押え部材
６０ ボルト部材 ６２ 押付部材
６４ 蝶ナット ６６ 押付部材本体
６８ ナット ７０ パイプ部
７２ 押付板 ８０ 検出装置
８１ 第１差圧計 ８２ 第２差圧計
８３ 第３差圧計 ８４ 第４差圧計
８８（８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ） バルブ
１００ コンバインドサイクル発電装置
Ａ 頂点部分
Ｄ 下階位置
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，Ｒ，Ｓ 配管
Ｕ 上階位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法に関し、特に、フィルタを効率よく交換できるようにするフィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電装置には例えばガスタービンが利用されている。ガスタービンは、フィルタを介して外気を吸入した後、この吸入した外気（給気）をダクトを介して圧縮機へ送って圧縮し、この圧縮空気と燃料とを混合して燃焼器で燃焼することにより、発生した燃焼ガスのエネルギーでタービンを駆動して回転エネルギーを出力するものである。ガスタービン用のフィルタとしては、例えば特許文献１に示すように、上流側（外気側）から下流側（ガスタービン側）に向かう流路に３段のフィルタを直列に接続し、大気に含まれる微小な粉塵を捕捉してガスタービンの稼働効率の向上を図るものが用いられている。これらのフィルタは、継続使用すると大量の粉塵が付着して目詰まりを起こし、これにより、圧縮機へ供給する空気量が低下して、発電効率が低下することになる。このため、従来は、発電装置を停止させて、定期的にフィルタの交換を行っている。
【特許文献１】特開２００３−２５４０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように定期的にフィルタの交換を行うと、フィルタの性能が十分なのに発電装置を停止させる場合や、フィルタの性能が不十分なのに発電装置を稼動させる場合などがあるため、必ずしも効率よくフィルタを交換できない。そこで、フィルタの上流側と下流側との差圧を検出して、この差圧によりフィルタの目詰まり状況を把握することにより、フィルタを交換する方法も考えられる。
ところが、ガスタービンには多くの空気を供給する必要があるため、外気に面するフィルタとしては大面積のものが必要となる。一方、ガスタービンを空気を供給するダクトの面積は、このフィルタの面積よりもかなり小さい。このため、フィルタの各部を通過する空気の流量は、ダクトに近い部分で大きく、ダクトから離れた部分で小さくなる。このようにフィルタの位置によって流量が異なるため、目詰まりの起こり易さもフィルタの位置によって異なることとなる。したがって、フィルタの１箇所で差圧を検出しただけでは、フィルタの交換時期を適切に把握できない。
本発明の目的は、フィルタを効率よく交換できるようにするフィルタ目詰まり検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するフィルタの目詰まり状況を検出するフィルタ目詰まり検出装置であって、前記フィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段は、前記フィルタの上側箇所および下側箇所の少なくとも２箇所を検出可能に構成されることを特徴とする。
本発明では、例えば、まず、差圧検出手段で、フィルタの、目詰まりを生じやすい箇所（一側）での差圧を検出して、フィルタにおける一側の目詰まり状況を把握する。続いて、一側が目詰まりを起こしていた場合に他側での差圧を検出し、フィルタの他側が目詰まりを起こしていた場合にはフィルタ全体が交換時期であると判定し、フィルタの他側が目詰まりを起こしていない場合には、フィルタ全体が正常に使用できる状態にあると判定する。このため、フィルタの交換時期を的確に把握でき効率よくフィルタを交換できる。
【０００５】
このフィルタ目詰まり検出装置において、前記フィルタは、上流側から順に、互いに離間する第１段フィルタ、第２段フィルタ、および第３段フィルタを備え、前記差圧検出手段は、前記第１段フィルタと前記第２段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第１配管と、前記第２段フィルタと前記第３段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第２配管と、前記第１段フィルタの上流側である外気の圧力と、前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第１差圧計と、前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第２差圧計と、前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第３段フィルタの下流側で前記ガスタービンに通じる箇所における空気の圧力との差圧を検出する第３差圧計とを備える構成を採用できる。
【０００６】
本発明は、ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するためのフィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を、前記フィルタの少なくとも２箇所で検出する差圧検出手段を備えるフィルタ目詰まり検出装置を用いて、前記フィルタを管理するフィルタ管理方法であって、前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける目詰まりを生じやすい箇所である一側の差圧を検出して、この検出したフィルタの一側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には前記フィルタを正常と判定し、検出したフィルタの一側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける前記一側よりも目詰まりが生じにくい他側の差圧を検出し、この検出したフィルタの他側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には、前記フィルタを正常と判定し、検出したフィルタの他側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記フィルタを異常と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフィルタ目詰まり検出装置およびフィルタ管理方法によれば、フィルタを効率よく交換できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態に係るガスタービン用フィルタユニット１を備えるコンバインドサイクル発電装置１００について説明する。
図１は、コンバインドサイクル発電装置１００の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、コンバインドサイクル発電装置１００は、外気を導入する給気設備１０と、導入した空気を圧縮して燃料と混合し、この混合ガスを燃焼してタービンを回転させて回転エネルギーを出力するガスタービン１２と、ガスタービン１２からの排出ガスで蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを回転させて回転エネルギーを出力する蒸気タービン１４と、ガスタービン１２および蒸気タービン１４から出力された回転エネルギーで発電する発電機１６とを備えている。
【０００９】
図２は、給気設備１０の外観側面を示す図である。図２に示すように、給気設備１０は、矢印Ｘに示すように外気を導入する例えば４階建て箱形の設備本体１７と、設備本体１７の各階における外壁の前面（図中の左面）１７Ａおよび両側面１７Ｂの開口部に取り付けられ、導入した外気から粉塵を除去するガスタービン用フィルタユニット１と、設備本体１７の後面１７Ｃ（図中の右面）から下側後方へ突出し、ガスタービン用フィルタユニット１を通過した空気を矢印Ｙに示すようにガスタービン１２（図１）側へ導くダクト１８とを備えている。
【００１０】
設備本体１７は、ガスタービン用フィルタユニット１を介して導入された空気がダクト１８へと流通するように内部が空洞になっている。なお、設備本体１７内を流れる外気の流速（流量）や流通方向は、設備本体１７に取りつけられるガスタービン用フィルタユニット１の各フィルタの目開きや段数に応じて変化する。このため、本実施形態では、従来例えば１段のフィルタが用いられていた設備本体１７を３段のフィルタを用いた場合でも、少なくとも従前と同程度の外気の流速（流量）を確保できるように、設備本体１７を上方および前方に拡張している。これにより、設備本体１７内の外気の流れをスムーズにしている。
【００１１】
ガスタービン用フィルタユニット１は、例えば正面視略矩形状のパネル状に形成され、雨水の浸入を防止するウェザールーバー１９を介して上下左右に隣接するように複数配置されている。
図３は、ガスタービン用フィルタユニット１を示す分解斜視図である。また、図４は、ガスタービン用フィルタユニット１を構成する取付部材を示す平面図である。図３に示すように、ガスタービン用フィルタユニット１は、例えば３段に構成されたフィルタ２０と、３段のフィルタ２０をそれぞれ離間した状態で保持する取付部材５０と、フィルタ２０の目詰まり状況を検出する検出装置８０とを備えている。
【００１２】
フィルタ２０は、第１段フィルタ３１と、第２段フィルタ３２と、第３段フィルタ４０とを備えている。第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２、および第３段フィルタ４０は、上流側（外気側）から、この順で配置されている。なお、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２が、請求項の上流側フィルタに対応し、第３段フィルタ４０が請求項の下流側フィルタに対応する。
【００１３】
第１段フィルタ３１は、矩形板状に形成され、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９０％以上捕集するフィルタである。第２段フィルタ３２は、矩形板状に形成され、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集するフィルタである。第２段フィルタ３２の外周には枠部材３５が取り付けられている。また、第３段フィルタ４０は、０．３μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集するフィルタである。以上の３段のフィルタ３１，３２，４０を組み合わせることにより、フィルタ２０は、導入した外気から０．３μｍ以下の粉塵を粒子数で９９．９％以上捕集できる。
【００１４】
また、第１段フィルタ３１と第２段フィルタ３２との間には、取付フレーム３３が配置されている。取付フレーム３３は、所定の厚み寸法を有する矩形状の枠体として構成されている。取付フレーム３３の下流側面３３Ａは、第２段フィルタ３２の外周に取り付けられた枠部材３５に嵌合する。また、取付フレーム３３の上流側面３３Ｂには上下に枠部材３３Ｃが設けられ、これら上下の枠部材３３Ｃと第１段フィルタ３１が係合する。このような構成により、第１段フィルタ３１と第２段フィルタ３２とは、取付フレーム３３の厚み寸法分だけ離間する。なお、一部の取付フレーム３３には、例えば上部などに配管Ｐを挿通するための挿通孔３３Ｐが形成されている。この挿通孔３３Ｐに通された配管Ｐを通じて、第１段フィルタ３１と第２段フィルタ３２との間の空気圧が測定できるようになっている。なお、挿通孔３３Ｐを上部に形成したが下部や側部に形成してもよい。
【００１５】
さらに、ガスタービン用フィルタユニット１は、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２および取付フレーム３３を厚み方向に把持してユニット化する把持部材３４を備えている。把持部材３４は、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の左右側にそれぞれ取り付けられる。各把持部材３４は、第１段フィルタ３１の上流側の面に当接し伸縮自在に構成された当接部３４Ａと、当接部３４Ａの両端に設けられ、第２段フィルタ３２外周の枠部材３５に係合する係合部３４Ｂとを備えている。
【００１６】
第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２は、次の手順により組み付けられる。まず、第２段フィルタ３２外周の枠部材３５に取付フレーム３３を嵌合させるとともに、取付フレーム３３と第１段フィルタ３１とを係合させる。その後、伸長させた当接部３４Ａを第１段フィルタ３１の上流側の面にあてがいつつ、係合部３４Ｂを枠部材３５の上下側に係合させることにより、把持部材３４で、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２および取付フレーム３３を厚み方向に把持する。このように第１段フィルタ３１を第２段フィルタ３２に把持部材３４で把持させているだけなので、最も交換頻度の高い第１段フィルタ３１を工具等を用いることなく簡単に交換できる。
【００１７】
取付部材５０は、図３，図４に示すように、設備本体１７の壁面に取り付けられる格子状の枠体５２と、枠体５２の上流側の面および下流側の面における各格子の頂点部分Ａに垂直に溶接され、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２、および第３段フィルタ４０を支持するアングル材５４と、図４に示すように、枠体５２の表裏面方向に貫通するとともに、各フィルタ３１，３２，４０の左右端縁をそれぞれ枠体５２側へ押える押え部材５６とを備えている。
【００１８】
図３に示すように、枠体５２は、複数のフィルタ２０を上下左右に隣接した状態で配置できる格子状に構成されている。各格子は、上枠５２Ａと、下枠５２Ｂと、左右の縦枠５２Ｃとにより構成されている。枠体５２の上流側の面には、アングル材５４で支持されたフィルタ３１，３２がねじ５８によりねじ止めされている。また、枠体５２の下流側の面には、アングル材５４に支持された第３段フィルタ４０が配置されている。なお、一部の枠体５２には、その上枠５２Ａに、前記挿通孔３３Ｐと同様に配管Ｑを通すための挿通孔５２Ｑが形成されている。挿通孔５２Ｑに通された配管Ｑを通じて、第２段フィルタ３２と第３段フィルタ４０との間の空気圧が測定できるようになっている。なお、挿通孔５２Ｑを上枠５２Ａに形成したが、下枠５２Ｂや左右の縦枠５２Ｃに形成してもよい。
【００１９】
図４に示すように、押え部材５６は、枠体５２の各縦枠５２Ｃにおける上流側の面および下流側の面、さらに、第２段フィルタ３２に取り付けられた枠部材３５（図３）を貫通する一定の長さのボルト部材６０と、ボルト部材６０の下流側の端部に取り付けられ、第３段フィルタ４０（図３）を枠体５２側へ押え付ける押付部材６２と、ボルト部材６０の上流側の端部に螺合され、第２段フィルタ３２（図３）を枠体５２側へ固定する蝶ナット６４とを備えている。
【００２０】
押付部材６２は、ボルト部材６０に挿通される押付部材本体６６と、ボルト部材６０の下流側の端部に螺合されて、押付部材本体６６を固定するナット６８とを備え、押付部材本体６６で第３段フィルタ４０を枠体５２側へ押え付けている。
枠体５２の端縁に取り付けられる押付部材本体６６は、第３段フィルタ４０を１つだけ支持しており、ボルト部材６０に通すためのパイプ部７０と、パイプ部７０の端部から延出した押付板７２とを備え、ボルト部材６０にパイプ部７０を通すことにより、押付板７２がボルト部材６０に対し傾かないようになっている。また、枠体５２の端縁以外の場所に取り付けられる押付部材本体６６は、隣接する第３段フィルタ４０間をともに支持する押付板７２として構成されている。
【００２１】
以上のガスタービン用フィルタユニット１は、以下のようにして組み立てられる。
まず、前述したような手順でフィルタ３１，３２を組み付けておく。次に、アングル材５４で第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２を支持しつつ、第１段フィルタ３１、第２段フィルタ３２を枠体５２の上流側の面にねじ止めする。また、枠体５２の下流側に取り付けられたアングル材５４で第３段フィルタ４０を支持する。次に、枠体５２および第２段フィルタ３２外周の枠部材３５にボルト部材６０を貫通させ、ボルト部材６０の上流側の端部に蝶ナット６４を螺合して、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２を枠体５２の上流側の面に固定する。また、ボルト部材６０の下流側の端部に押付部材本体６６を通してから、ボルト部材６０の下流側の端部にナット６８を螺合して、第３段フィルタ４０を枠体５２の下流側の面に固定する。なお、一部の枠体５２の挿通孔５２Ｑに配管Ｑを通し、同様に、一部の取付フレーム３３の挿通孔３３Ｐにも配管Ｐを通しておく。
【００２２】
次に、検出装置８０を用いてフィルタ３１，３２，４０を効率的に保守管理する方法について説明する。
図５は、検出装置８０の構成を模式的に示す図である。図５に示すように、検出装置８０は、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間に接続される第１配管である配管Ｐ（図３）と、第２段フィルタ３２および第３段フィルタ４０の間に接続される第２配管である配管Ｑ（図３）と、第１段フィルタ３１の上流側の給気設備１０内に接続される配管Ｒと、第３段フィルタ４０の下流側に接続される配管Ｓとを備えている。配管Ｐは、基端から先端に向かう途中で２つに分岐した配管Ｐ１，Ｐ２を有し、配管Ｑも、基端から先端に向かう途中で２つに分岐した配管Ｑ１，Ｑ２を有している。配管Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１，Ｑ２の流路には、各流路を開閉するためのバルブ８８（８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ）がそれぞれ設けられている。
【００２３】
図６は、給気設備１０を示す正面図である。配管Ｐ１，Ｑ１の先端側は、図６に示す下階位置Ｄに配置されたフィルタ２０に接続されている。また、配管Ｐ２，Ｑ２の先端側は、図６に示す上階位置Ｕに配置されたフィルタ２０に接続されている。なお、下階位置Ｄが請求項のフィルタの一側に対応し、また、上階位置Ｕが請求項のフィルタの他側に対応する。
【００２４】
図５に示すように、検出装置８０は、各配管Ｒ，Ｐの基端を接続する第１差圧計８１と、各配管Ｐ，Ｑの基端を接続する第２差圧計８２と、各配管Ｑ，Ｓの基端を接続する第３差圧計８３と、各配管Ｒ，Ｓの基端を接続する第４差圧計８４とを備えている。第１差圧計８１は、第１段フィルタ３１より上流側の外気と、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間の空気との差圧を検出する。第２差圧計８２は、第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間の空気と、第２段フィルタ３２および第３段フィルタ４０の間の空気との差圧を検出する。第３差圧計８３は、第２段フィルタ３２および第３段フィルタ４０の間の空気と、第３段フィルタ４０より下流側のガスタービン１２供給用の空気との差圧を検出する。第４差圧計８４は、第１段フィルタ３１より上流側の外気と、第３段フィルタ４０より下流側のガスタービン１２供給用の空気との差圧、すなわち、全差圧を検出する。
【００２５】
本実施形態では、ガスタービン１２へのダクト１８が下部側に取り付けられているため、上階側のフィルタ２０よりも下階側のフィルタ２０の方が通過する空気の流量が多くなり、従って下階側のフィルタ２０の方が先に目詰まりを起こすものと考えられる。そこで、検出装置８０では、以下のようにしてフィルタ３１，３２，４０の目詰まり状況、すなわちフィルタ３１，３２，４０の交換時期を把握している。
常態では、給気設備１０の下階側に接続された配管Ｐ１，Ｑ１のバルブ８８Ａ，８８Ｃを開き、さらに、給気設備１０の上階側に接続された配管Ｐ２，Ｑ２のバルブ８８Ｂ，８８Ｄを閉じることにより、下階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０の差圧を検出して目詰まり状況を把握する。そして、下階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０が目詰まりを起こしていると判定した場合には、給気設備１０の下階側に接続された配管Ｐ１，Ｑ１のバルブ８８Ａ，８８Ｃを閉じ、給気設備１０の上階側に接続された配管Ｐ２，Ｑ２のバルブ８８Ｂ，８８Ｄを開くことにより、上階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０の差圧を検出して目詰まり状況を把握する。
【００２６】
すなわち、バルブ８８Ａ，８８Ｃを開き、バルブ８８Ｂ，８８Ｄを閉じた状態で、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値以下となる場合には、下階のフィルタ３１，３２，４０は、目詰まりが少なく、有効に使用できる状態にあると判定する。一方、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値より大きくなる場合には、下階のフィルタ３１，３２，４０が目詰まりを起こしていると判定し、下階側の配管Ｐ１，Ｑ１のバルブ８８Ａ，８８Ｃを閉じ、上階側の配管Ｐ２，Ｑ２のバルブ８８Ｂ，８８Ｄを開くことにより、給気設備１０の上階側に設けられたフィルタ３１，３２，４０の監視に切り替える。
【００２７】
このようにバルブ８８Ａ，８８Ｃを閉じ、バルブ８８Ｂ，８８Ｄを開いた状態で、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値以下となる場合には、上階のフィルタ３１，３２，４０は目詰まりが少なく、有効に使用できる状態にあると判定する。この場合には、有効に使用できるフィルタ３１，３２，４０が一部に存在するため、フィルタ３１，３２，４０全体としては、有効に使用できる状態にあると判定する。一方、各差圧計８１〜８４による検出値が予め差圧計毎に設定した規定値より大きくなる場合には、フィルタ３１，３２，４０全体が目詰まりを起こして、有効に使用できない状態にあると判定する。このタイミングが各フィルタ３１，３２，４０の交換時期となる。以上のようにして各箇所の差圧を検出することにより、フィルタ３１，３２，４０の保守管理を行っている。なお、このように給気設備１０の上階側および下階側の２カ所で差圧の検出を行っているが、３カ所以上としてもよい。また、検出箇所としては、給気設備１０の上階側および下階側には限定されず、ダクト１８の取り付け位置等に応じて適宜選択できる。
【００２８】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１)各フィルタ３１，３２，４０は下階位置Ｄから粉塵が堆積する傾向にあるため、各差圧計８１〜８４で各フィルタ３１，３２，４０の下階位置Ｄの差圧を検出して、各フィルタ３１，３２，４０の下階位置Ｄの目詰まり状況を把握して、下階位置Ｄが目詰まりを起こしていた場合にのみ上階位置Ｕの差圧を検出し、各フィルタ３１，３２，４０の上階位置Ｕが目詰まりを起こしていた場合には、各フィルタ３１，３２，４０の全体が交換時期であると判定し、各フィルタ３１，３２，４０の上階位置Ｕが目詰まりを起こしていない場合には、各フィルタ３１，３２，４０の全体が正常に使用できる状態にあると判定するため、各フィルタ３１，３２，４０の交換時期を的確に把握でき、各フィルタ３１，３２，４０を効率よく交換できる。
【００２９】
(２)枠体５２の上流側にフィルタ３１，３２を、枠体５２の下流側に第３段フィルタ４０を取り付けたので、１つの枠体５２で複数のフィルタ３１，３２，４０を保持することができ、ガスタービン用フィルタユニット１の小型化を図ることができる。
【００３０】
(３)フィルタ３１，３２，４０の目開きの相違により各フィルタ３１，３２，４０の目詰まり頻度が相違するが、本実施形態では、枠体５２の上流側にフィルタ３１，３２を、また、枠体５２の下流側に第３段フィルタ４０を設けているため、交換頻度の低い第３段フィルタ４０に影響を与えることなく、交換頻度の高い上流側の各フィルタ３１，３２を単独で交換でき、フィルタ２０のメンテナンス作業が容易になる。
【００３１】
(４)枠体５２の上流側および下流側にアングル材５４を設け、このアングル材５４でフィルタ３１，３２および第３段フィルタ４０を支持する構成としたので、フィルタ３１，３２および第３段フィルタ４０の位置決めが容易になる。
【００３２】
(５)第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の間に取付フレーム３３を配置し、これらを把持部材３４で厚み方向に把持する構成としたので、フィルタ３１，３２を１つのユニットとして扱うことができ、フィルタ３１，３２の交換やメンテナンス等の作業が容易である。
【００３３】
(６)一定の長さのボルト部材６０を用いて、各フィルタ３１，３２，４０を枠体５２に固定するようにしたので、枠体５２の上流側のフィルタ３１，３２または下流側の第３段フィルタ４０のいずれかを位置合わせするだけで、他側のフィルタ３１，３２，４０も簡単に位置合わせを行うことができる。
【００３４】
(７)上流側から順に、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９０％以上捕集する第１段フィルタ３１と、１μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集する第２段フィルタ３２と、０．３μｍ以上の粉塵を粒子数で９９％以上捕集する第３段フィルタ４０とを配置してフィルタ２０を構成したので、導入した外気から０．３μｍ以下の粉塵を粒子数で９９．９％以上捕集できる。このため、ガスタービン１２を構成する空気圧縮機の翼に粉塵が付着しにくくなるから、空気の流れを損なうことなく効率よく空気圧縮機を稼動でき、ひいては発電効率を高めることができる。なお、構成するフィルタ３１，３２，４０の性能は前記に限定されず、上流側から順に高性能となるように配置すればよい。
【００３５】
(８)配管Ｐ，Ｑの先端側を２つに分岐させて、配管Ｐ，Ｑを各フィルタ３１，３２，４０の上階位置Ｕと下階位置Ｄの検出に共用する構成としたので、各位置Ｕ，Ｄに対応して配管や差圧計をそれぞれ設ける場合に比べて、配管Ｐ，Ｑの本数や差圧計の数量が減少することにより、配管繋ぎミスなどの配管施工ミス等を低減できるとともに、配管の材料費や、差圧計に掛かる費用、工事費、管理費等のコストを抑えることができ、さらに、配管や差圧計を含む検出装置８０の設置スペースを低減することもできる。
【００３６】
なお、本発明は、前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態において、検出箇所を上階位置Ｕと下階位置Ｄの２箇所としたが、検出箇所の数は限定されず、３箇所以上であってもよく、また、検出箇所も上階位置Ｕと下階位置Ｄには限定されない。また、先端側が２つに分岐した配管を用いて、上階位置Ｕと下階位置Ｄとを１つの差圧計で検出したが、各位置ごとに差圧計を１つずつ配置してもよい。
【００３７】
また、前記実施形態では、作業者が各差圧計８１〜８４を監視することにより、バルブ８８の開閉を行ってフィルタ２０の交換時期を把握していたが、コンピュータを用いてフィルタ２０の交換時期を自動的に把握できるようにしてもよい。例えば、各差圧計８１〜８３による検出値が所定の規定値より大きくなるか否かに基づいて、各バルブ８８の開閉を電磁的に制御する構成等とすればよい。
【００３８】
また、前記実施形態において、上流側フィルタを第１段フィルタ３１および第２段フィルタ３２の２段により構成したが、１段であっても、３段以上であってもよく、その段数は特に限定されない。また、下流側フィルタを第３段フィルタ４０を１段として構成したが、複数段の構成としてもよい。
また、枠体５２の上流側の面にフィルタ３１，３２を、枠体５２の下流側の面に第３段フィルタ４０を固定する押え部材として、枠体５２を貫通するボルト部材６０の端部に蝶ナット６４や押付部材６２を取りつける構成を採用したが、この構成には限定されず、他の締めつけ手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィルタユニットを備えるガスタービン発電機の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】前記ガスタービン発電機を構成する給気設備を示す横断面図である。
【図３】前記フィルタユニットを示す分解斜視図である。
【図４】前記フィルタユニットを構成する取付部材を示す平面図である。
【図５】前記フィルタユニットを構成する検出装置を模式的に示す図である。
【図６】前記給気設備を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ ガスタービン用フィルタユニット
１０ 給気設備 １２ ガスタービン
１４ 蒸気タービン １６ 発電機
１７ 設備本体 １７Ａ 前面
１７Ｂ 両側面 １７Ｃ 後面
１８ ダクト １９ ウェザールーバー
２０ フィルタ
３１ 第１段フィルタ ３２ 第２段フィルタ
３３ 取付フレーム
３３Ａ 下流側面 ３３Ｂ 上流側面
３３Ｃ 枠部材 ３３Ｐ 挿通孔
３４ 把持部材
３４Ａ 当接部 ３４Ｂ 係合部
３５ 枠部材 ４０ 第３段フィルタ
５０ 取付部材
５２ 枠体
５２Ａ 上枠 ５２Ｂ 下枠
５２Ｃ 縦枠 ５２Ｑ 挿通孔
５４ アングル材 ５６ 押え部材
６０ ボルト部材 ６２ 押付部材
６４ 蝶ナット ６６ 押付部材本体
６８ ナット ７０ パイプ部
７２ 押付板 ８０ 検出装置
８１ 第１差圧計 ８２ 第２差圧計
８３ 第３差圧計 ８４ 第４差圧計
８８（８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ） バルブ
１００ コンバインドサイクル発電装置
Ａ 頂点部分
Ｄ 下階位置
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，Ｒ，Ｓ 配管
Ｕ 上階位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するフィルタの目詰まり状況を検出するフィルタ目詰まり検出装置であって、
前記フィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段は、前記フィルタの少なくとも２箇所を検出可能に構成されていることを特徴とするフィルタ目詰まり検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ目詰まり検出装置において、
前記フィルタは、上流側から順に、互いに離間する第１段フィルタ、第２段フィルタ、および第３段フィルタを備え、
前記差圧検出手段は、
前記第１段フィルタと前記第２段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第１配管と、
前記第２段フィルタと前記第３段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第２配管と、
前記第１段フィルタの上流側である外気の圧力と、前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第１差圧計と、
前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第２差圧計と、
前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第３段フィルタの下流側で前記ガスタービンに通じる箇所における空気の圧力との差圧を検出する第３差圧計とを備えることを特徴とするフィルタ目詰まり検出装置。
【請求項３】
ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するためのフィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を、前記フィルタの少なくとも２箇所で検出する差圧検出手段を備えるフィルタ目詰まり検出装置を用いて、前記フィルタを管理するフィルタ管理方法であって、
前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける目詰まりを生じやすい箇所である一側の差圧を検出して、この検出したフィルタの一側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には前記フィルタを正常と判定し、
検出したフィルタの一側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける前記一側よりも目詰まりが生じにくい他側の差圧を検出し、この検出したフィルタの他側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には、前記フィルタを正常と判定し、検出したフィルタの他側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記フィルタを異常と判定することを特徴とするフィルタ管理方法。
【請求項１】
ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するフィルタの目詰まり状況を検出するフィルタ目詰まり検出装置であって、
前記フィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、この差圧検出手段は、前記フィルタの少なくとも２箇所を検出可能に構成されていることを特徴とするフィルタ目詰まり検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ目詰まり検出装置において、
前記フィルタは、上流側から順に、互いに離間する第１段フィルタ、第２段フィルタ、および第３段フィルタを備え、
前記差圧検出手段は、
前記第１段フィルタと前記第２段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第１配管と、
前記第２段フィルタと前記第３段フィルタの間の空間における前記少なくとも２箇所に接続された第２配管と、
前記第１段フィルタの上流側である外気の圧力と、前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第１差圧計と、
前記第１配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力との差圧を検出する第２差圧計と、
前記第２配管に接続された前記少なくとも２箇所のいずれかにおける空気の圧力と、前記第３段フィルタの下流側で前記ガスタービンに通じる箇所における空気の圧力との差圧を検出する第３差圧計とを備えることを特徴とするフィルタ目詰まり検出装置。
【請求項３】
ガスタービンの給気に含まれる粉塵を除去するためのフィルタの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧を、前記フィルタの少なくとも２箇所で検出する差圧検出手段を備えるフィルタ目詰まり検出装置を用いて、前記フィルタを管理するフィルタ管理方法であって、
前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける目詰まりを生じやすい箇所である一側の差圧を検出して、この検出したフィルタの一側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には前記フィルタを正常と判定し、
検出したフィルタの一側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記差圧検出手段で、前記フィルタにおける前記一側よりも目詰まりが生じにくい他側の差圧を検出し、この検出したフィルタの他側の差圧が予め設定された規定値以下となる場合には、前記フィルタを正常と判定し、検出したフィルタの他側の差圧が前記規定値よりも大きくなる場合には、前記フィルタを異常と判定することを特徴とするフィルタ管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−９５９１（Ｐ２００６−９５９１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８３７４７（Ｐ２００４−１８３７４７）
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【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１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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