[发明专利]燃气涡轮机、燃气涡轮机的控制装置和燃气涡轮机的运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气涡轮机、燃气涡轮机的控制装置和燃气涡轮机的运转方法。

背景技术

过去已知一种具备主动间隙控制(AAC：Active Clearance Control)系统的燃气涡轮机，所述主动间隙控制系统在启动燃气涡轮机时调节涡轮机动叶与翼环的间隙(叶尖间隙)(例如参考专利文献1)。该燃气涡轮机中，通过升压装置将在压缩机中压缩的压缩空气的一部分升压，使升压的压缩空气经由加热介质供应流路流入涡轮机冷却介质流路，从而调节叶尖间隙。此外，该燃气涡轮机中，使通过升压装置升压的压缩空气经由从加热介质供应流路分支的加热介质分支流路流入燃烧器冷却流路，从而冷却燃烧器(参考专利文献1的图10)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-90816号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，适合调节叶尖间隙的压缩空气的温度与适合冷却燃烧器的压缩空气的温度为不同温度。特别是调节叶尖间隙的过程中，优选为燃气涡轮机在启动运转时将压缩空气设为较高温度，燃气涡轮机在额定运转时设为较低温度。另一方面，冷却燃烧器的过程中，优选为燃气涡轮机在启动运转时和额定运转时均将压缩空气设为较低温度。

此处，专利文献1的燃气涡轮机中，将通过升压装置升压的压缩空气分别供应至涡轮机冷却介质流路和燃烧器冷却流路，因此流入涡轮机冷却介质流路和燃烧器冷却流路的压缩空气为相同温度。此时，从升压装置流出的压缩空气的温度较低的情况下，在燃气涡轮机启动运转时，很难将压缩空气设为较高温度，因此难以适当调节叶尖间隙。此外，从升压装置流出的压缩空气的温度较高的情况下，在燃气涡轮机启动运转时，很难将压缩空气设为较低温度，因此为了冷却燃烧器，必须使大量压缩空气流通，燃气涡轮机的运转效率可能降低。

本发明是为了解决上述课题的发明，其目的在于提供一种燃气涡轮机、控制装置和燃气涡轮机的运转方法，其可个别调节分别供应至燃烧器和涡轮机的压缩空气的温度，从而抑制运转效率降低。

技术方案

本发明的燃气涡轮机向在压缩机中压缩的压缩空气供应燃料通过燃烧器使其燃烧，将产生的燃烧气体供应至涡轮机，从而获得旋转动力，其特征在于，具备：升压单元，所述升压单元使通过所述压缩机压缩的所述压缩空气的一部分流入，并将流入的所述压缩空气升压；燃烧器冷却单元，所述燃烧器冷却单元利用通过所述升压单元升压的所述压缩空气冷却所述燃烧器；涡轮机温度调节单元，所述涡轮机温度调节单元利用通过所述升压单元升压的所述压缩空气调节所述涡轮机的静止构件的温度；燃烧器供应流路，所述燃烧器供应流路使所述压缩空气从所述升压单元向所述燃烧器冷却单元流通；涡轮机供应流路，所述涡轮机供应流路使所述压缩空气从所述升压单元向所述涡轮机温度调节单元流通；第一冷却单元和加热单元的至少一个，所述第一冷却单元设置在所述燃烧器供应流路并冷却所述压缩空气，所述加热单元设置在所述涡轮机供应流路并加热所述压缩空气；以及，控制装置，所述控制装置可控制所述第一冷却单元和所述加热单元的至少一个。

根据该结构，控制装置控制第一冷却单元和加热单元的至少一个，从而可调节分别供应至涡轮机温度调节单元和燃烧器冷却单元的压缩空气的温度。具体而言，如果通过升压单元升压的压缩空气的温度较低，则在涡轮机供应流路设置加热单元，通过控制装置控制加热单元，适当加热压缩空气。如此，可冷却燃烧器，并适当调节涡轮机的叶尖间隙。另一方面，如果通过升压单元升压的压缩空气的温度较高，则在燃烧器供应流路设置第一冷却单元，通过控制装置控制第一冷却单元，适当冷却压缩空气的温度。如此，可单独调节供应至燃烧器冷却单元的压缩空气的温度和供应至涡轮机温度调节单元的压缩空气的温度。此外，控制装置控制加热单元和第一冷却单元，可单独调节供应至燃烧器冷却单元的压缩空气的温度和供应至涡轮机温度调节单元的压缩空气的温度。综上所述，可将压缩空气的温度调节成适合冷却燃烧器的温度，此外可将压缩空气的温度调节成适合调节涡轮机叶尖间隙的温度，因此可抑制燃气涡轮机运转效率降低。

此外，优选为所述涡轮机供应流路还具备第一流量调节机构，所述控制装置控制所述第一流量调节机构，调节流入所述涡轮机温度调节单元的所述压缩空气的流量。

根据该结构，通过控制装置控制第一流量调节机构，调节流入涡轮机温度调节单元的压缩空气的流量，从而可高精度地调节使涡轮机的静止构件的温度达到规定温度。