[发明专利]燃气涡轮发动机及其启动方法

说明书

相关申请

本申请要求2011年12月22日申请的日本专利申请2011-280948的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种使用电动机的燃气涡轮发动机及其启动方法。

背景技术

作为使用燃气涡轮发动机的发电机的启动方法，有如下所述的方法：通过功率转换装置，将感应发电机作为马达，将燃气涡轮发动机保持在一定转速进行暖机运转后，对主燃烧器进行点火(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2011-196355号公报

在专利文献1的启动方法的情况下，越提高保持一定的转速，吸气流量增大，暖机时间越短，但另一方面，耗电量呈三次函数增加。其结果，马达的耗电量在初期启动时最大，必须配合该初期启动时的马达的耗电量，而增加功率转换装置/感应发电机的容量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的是提供一种燃气涡轮发动机及其启动方法，该燃气涡轮发动机及其启动方法限制启动时的耗电量的峰值，能够使用容量小的功率转换装置/感应发电机进行启动。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明的燃气涡轮发动机的启动方法是具有压缩机、燃烧器、涡轮和启动装置的燃气涡轮发动机的启动方法，所述压缩机压缩进气，所述燃烧器使由所述压缩机压缩的压缩气体燃烧，产生高温高压的燃烧气体，所述涡轮通过所述燃烧气体驱动，所述启动装置由兼作通过所述涡轮驱动的发电机的旋转机械构成；所述启动装置包含变频调速电动机；具备一次暖机工序和二次暖机工序，所述一次暖机工序通过所述变频调速电动机保持在一定的一次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机，所述二次暖机工序通过所述变频调速电动机进一步增速，保持在一定的二次暖机转速，对燃气涡轮发动机进行暖机。

在现有的燃气涡轮发动机中，从启动时开始短时间提速至相当于二次暖机转速的规定的暖机转速。因此，旋转机械所需的功率(以下仅称为“必要马达功率”。)在启动刚开始后达到大的峰值，必须增大根据该峰值确定的功率转换装置/感应发电机的容量，但根据上述结构，由于以两个阶段实施暖机，因此与现有的必要马达功率的峰值相比，能够将必要马达功率的最大值限制成低值，其结果，能够减小变频调速电动机的容量。

在本发明中，优选地，在达到对应于吸气温度而预先设定的设定功率值时，使所述一次暖机工序结束。设定功率值例如设定成像吸气温度为低温那么小。

由于燃气涡轮发动机的吸入流量根据吸气温度而改变，因此压缩机驱动动力根据吸气温度而改变。吸气温度越低，吸气流量增加，即使在相同转速下，压缩驱动动力也越增加。即，根据吸气温度，马达的耗电量改变。因此，以往，考虑到冬季的吸气温度低的情况，必须准备大容量的功率转换装置/感应发电机，但根据上述结构，由于使一次暖机结束根据吸气温度而改变，使必要马达功率的最大值不超过规定的值，来确定设定功率值，因此必要马达功率的最大值能够不受吸气温度的影响，而保持一定。其结果，能够进一步减小变频调速电动机的容量。

在本发明中，优选地，进一步设置热交换器，该热交换器利用来自所述涡轮的废气对所述压缩气体加热，在所述一次暖机工序及二次暖机工序中，通过使所述废气的温度上升，使所述压缩气体升温，对所述燃气涡轮发动机暖机。根据该结构，能够利用废气有效地对燃气涡轮发动机进行暖机。

在本发明中，优选地，进一步在所述旋转机械上连接由逆变器及整流器构成的功率转换装置，在启动时将所述旋转机械作为启动装置驱动，并且在所述一次暖机工序及二次暖机工序中，在达到一次及二次暖机转速后，分别保持一次及二次暖机转速。根据该结构，不仅能够减小变频调速电动机的容量，还可以减小功率转换装置的容量。

在本发明中，所述燃气涡轮发动机也可以为贫燃料吸入燃气涡轮发动机。由于贫燃料吸入燃气涡轮发动机不会频繁启动，因此即使启动时间长，对系统整体的影响也小。贫燃料是例如在煤矿产生的VAM(Ventilation Air Methane；煤矿通风甲烷)、CMM(Coal Mine Methane；煤矿甲烷)这样的可燃成分少的燃料，是通过压缩机的压缩也不会点火的燃料。