燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法
【專利摘要】在燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法中，具有將從壓縮機(jī)(11)抽出的壓縮空氣向渦輪(13)的盤腔(31)供給的冷卻空氣供給路徑(41)、設(shè)于冷卻空氣供給路徑(41)的冷卻器側(cè)閥(44)、測量盤腔(31)的環(huán)境溫度的溫度測量部(48)、以及基于溫度測量部(48)所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整冷卻器側(cè)閥(44)的開度的控制裝置(49)，控制裝置(49)具有冷卻器側(cè)閥(44)中的第一閥開度設(shè)定值(A1)以及比第一閥開度設(shè)定值(A1)大的第二閥開度設(shè)定值(A2)，在環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值(A1)，在環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值(A2)。
【專利說明】
燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及例如向壓縮的高溫高壓的空氣供給燃料而進(jìn)行燃燒、并將所產(chǎn)生的燃燒氣體向渦輪供給而獲得旋轉(zhuǎn)動力的燃?xì)鉁u輪、該燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的燃?xì)鉁u輪由壓縮機(jī)、燃燒器以及渦輪構(gòu)成。壓縮機(jī)通過對從空氣導(dǎo)入口導(dǎo)入的空氣進(jìn)行壓縮而形成高溫高壓的壓縮空氣。燃燒器通過向該壓縮空氣供給燃料并使該燃料燃燒而獲得高溫高壓的燃燒氣體。渦輪在該燃燒氣體的作用下進(jìn)行驅(qū)動，從而驅(qū)動在同軸上連結(jié)的發(fā)電機(jī)。
[0003]該燃?xì)鉁u輪中的渦輪構(gòu)成為在機(jī)室內(nèi)沿著燃燒氣體的流動方向交替地配置有多個(gè)靜葉與動葉，由燃燒器生成的燃燒氣體通過多個(gè)靜葉與動葉，由此驅(qū)動轉(zhuǎn)子使其旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動與該轉(zhuǎn)子連結(jié)的發(fā)電機(jī)。
[0004]然而，在燃?xì)鉁u輪中，由壓縮機(jī)壓縮的壓縮空氣的一部分被抽出而對渦輪的靜葉進(jìn)行冷卻。另外，該壓縮空氣的一部分導(dǎo)向外部而被空氣冷卻器冷卻，之后對渦輪盤、動葉進(jìn)行冷卻。此外，冷卻渦輪的靜葉后的空氣的一部分從葉片表面、葉片后緣流出，另一部分向前級與后級的渦輪盤之間即設(shè)有迷宮式密封的盤腔(disc cavity)流入，對密封部、動葉根部進(jìn)行冷卻。
[0005]作為這樣的燃?xì)鉁u輪，例如具有專利文獻(xiàn)I所記載的結(jié)構(gòu)。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)I:日本特開平4-292530號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開平5-171958號公報(bào)
[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]在上述的現(xiàn)有的燃?xì)鉁u輪中設(shè)有:在冷卻空氣的外部配管上設(shè)置的流量控制閥；測量盤腔內(nèi)的空氣溫度的溫度檢測器；以及基于來自溫度檢測器的檢測信號來調(diào)節(jié)流量控制閥的開度的閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。因此，通過基于盤腔內(nèi)的空氣溫度來調(diào)節(jié)流量控制閥的開度，能夠?qū)⑷細(xì)鉁u輪冷卻空氣量準(zhǔn)確地保持為必要最少量。然而，在這樣的控制中，在燃?xì)鉁u輪的起動時(shí)等輸出(負(fù)載)上升的過渡期，難以將盤腔內(nèi)的空氣溫度適當(dāng)?shù)鼐S持為適當(dāng)溫度。即，當(dāng)基于盤腔內(nèi)的空氣溫度而對流量控制閥的開度進(jìn)行PI控制時(shí)，每次變更開度均會使空氣溫度發(fā)生變動(上升以及下降)，使得流量控制閥在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行開閉動作，從而使控制變得復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明用于解決上述的課題，其目的在于，提供能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔的空氣溫度并且能夠?qū)崿F(xiàn)控制的簡化的燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法。
[0013]解決方案
[0014]用于實(shí)現(xiàn)上述的目的的本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪具有:壓縮機(jī)，其用于壓縮空氣；燃燒器，其將由所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣與燃料混合并使所述壓縮空氣與所述燃料進(jìn)行燃燒;渦輪，其通過所述燃燒器所生成的燃燒氣體來獲得旋轉(zhuǎn)動力;冷卻空氣供給路徑，其將從所述壓縮機(jī)抽出的空氣向所述渦輪的盤腔供給;開閉閥，其設(shè)于所述冷卻空氣供給路徑；溫度測量部，其用于測量所述盤腔的環(huán)境溫度；以及控制裝置，其基于所述溫度測量部所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整所述開閉閥的開度，所述燃?xì)鉁u輪的特征在于，所述控制裝置具有所述開閉閥中的第一閥開度設(shè)定值和比所述第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第一閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度高于所述切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第二閥開度設(shè)定值。
[0015]因此，控制裝置在盤腔的環(huán)境溫度低于切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值，在盤腔的環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值。即，由于切換使用兩種閥開度設(shè)定值，能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔的空氣溫度，并且不會使開閉閥在短時(shí)間內(nèi)開閉動作，能夠使控制簡化。
[0016]在本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述控制裝置設(shè)定為，從所述第一閥開度設(shè)定值向所述第二閥開度設(shè)定值切換的速度比從所述第二閥開度設(shè)定值向所述第一閥開度設(shè)定值切換的速度快。
[0017]因此，在增大開閉閥的開度時(shí)，該開閉閥迅速地工作，在減小開閉閥的開度時(shí)，該開閉閥緩慢地工作。因此，在盤腔的環(huán)境溫度上升的情況下，能夠迅速地使其溫度降低，因此不會對燃?xì)鉁u輪造成損傷，能夠持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在盤腔的環(huán)境溫度降低的情況下，由于緩慢地使其溫度上升，能夠抑制開閉閥的振蕩。
[0018]在本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪的基礎(chǔ)上，其特征在于，在所述燃?xì)鉁u輪起動后，在負(fù)載達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定負(fù)載之后，所述控制裝置從所述第二閥開度設(shè)定值切換為所述第一閥開度設(shè)定值。
[0019]因此，通過在燃?xì)鉁u輪的負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載之后開始盤腔的環(huán)境溫度的控制，能夠高精度地調(diào)整盤腔的環(huán)境溫度。
[0020]在本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪的基礎(chǔ)上，其特征在于，在負(fù)載達(dá)到所述規(guī)定負(fù)載之后，在經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定時(shí)間之后，所述控制裝置從所述第二閥開度設(shè)定值切換為所述第一閥開度設(shè)定值。
[0021]因此，通過在燃?xì)鉁u輪的負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載之后經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間而開始盤腔的環(huán)境溫度的控制，能夠抑制盤腔的環(huán)境溫度的急劇上升。
[0022]在本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪中，其特征在于，所述規(guī)定負(fù)載是全部負(fù)載的至少90%以上的負(fù)載。
[0023]因此，通過在達(dá)到燃?xì)鉁u輪的全部負(fù)載之前開始盤腔的環(huán)境溫度的控制，能夠高精度且安全地調(diào)整盤腔的環(huán)境溫度。
[0024]在本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪中，其特征在于，所述切換溫度具有第一切換溫度和比所述第一切換溫度高的第二切換溫度，在所述環(huán)境溫度變得高于所述第二切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第二閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度變得低于所述第一切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第一閥開度設(shè)定值。
[0025]因此，通過使相對于盤腔的環(huán)境溫度的上升以及下降的閥開度的切換溫度不同，避免了短時(shí)間內(nèi)的開閉閥的開閉動作而能夠進(jìn)行穩(wěn)定的溫度管理。
[0026]另外，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪的控制裝置中，該燃?xì)鉁u輪具有:壓縮機(jī)，其用于壓縮空氣;燃燒器，其將由所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣與燃料混合并使所述壓縮空氣與所述燃料進(jìn)行燃燒;渦輪，其通過所述燃燒器所生成的燃燒氣體來獲得旋轉(zhuǎn)動力;冷卻空氣供給路徑，其將從所述壓縮機(jī)抽出的壓縮空氣向所述渦輪的盤腔供給;開閉閥，其設(shè)于所述冷卻空氣供給路徑；以及溫度測量部，其用于測量所述盤腔的環(huán)境溫度;所述燃?xì)鉁u輪的控制裝置的特征在于，能夠基于所述溫度測量部所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整所述開閉閥的開度，能夠設(shè)定所述開閉閥中的第一閥開度設(shè)定值和比所述第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第一閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度高于所述切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第二閥開度設(shè)定值。
[0027]因此，由于切換使用兩種閥開度設(shè)定值，能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔的空氣溫度，并且不會使開閉閥在短時(shí)間內(nèi)開閉動作，能夠使控制簡化。
[0028]另外，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪的冷卻方法中，該燃?xì)鉁u輪設(shè)有:壓縮機(jī)，其用于壓縮空氣;燃燒器，其將由所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣與燃料混合并使所述壓縮空氣與所述燃料進(jìn)行燃燒;渦輪，其通過所述燃燒器所生成的燃燒氣體來獲得旋轉(zhuǎn)動力;冷卻空氣供給路徑，其將從所述壓縮機(jī)抽出的壓縮空氣向所述渦輪的盤腔供給；以及開閉閥，其設(shè)于所述冷卻空氣供給路徑，根據(jù)所述盤腔的環(huán)境溫度來調(diào)整所述開閉閥的開度，所述燃?xì)鉁u輪的冷卻方法的特征在于，所述冷卻方法具有如下工序:測量所述盤腔的環(huán)境溫度;在所述環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)，作為所述開閉閥的開度而應(yīng)用預(yù)先設(shè)定好的第一閥開度設(shè)定值;在所述環(huán)境溫度高于所述切換溫度時(shí)，作為所述開閉閥開度而應(yīng)用比所述第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值。
[0029]因此，由于切換使用兩種閥開度設(shè)定值，能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔的空氣溫度，并且不會使開閉閥在短時(shí)間內(nèi)開閉動作，能夠使控制簡化。
[0030]發(fā)明效果
[0031]根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法，設(shè)定開閉閥中的第一閥開度設(shè)定值和比該第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值，在腔體的環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值，在環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值，因此切換使用兩種閥開度設(shè)定值，能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔的空氣溫度，并且不會使開閉閥在短時(shí)間內(nèi)開閉動作，能夠使控制簡化。
【附圖說明】
[0032]圖1是表示本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪的簡要結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖2是表示相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的開閉閥的開度的圖。
[0034]圖3是表示相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的旁通閥的開度的圖。
[0035]圖4是表示燃?xì)鉁u輪的冷卻控制的流程圖。
[0036]圖5是表示燃?xì)鉁u輪的冷卻控制的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，參照附圖對本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪、燃?xì)鉁u輪的控制裝置、燃?xì)鉁u輪的冷卻方法的理想實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，并非通過該實(shí)施方式來限定本發(fā)明，并且在實(shí)施方式存在多個(gè)的情況下，也包括組合各實(shí)施方式進(jìn)行構(gòu)成的情況。
[0038]圖1是表示本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪的簡要結(jié)構(gòu)圖。
[0039]在本實(shí)施方式中，如圖1所示，燃?xì)鉁u輪10由壓縮機(jī)11、燃燒器12、以及渦輪13構(gòu)成。該燃?xì)鉁u輪10在同軸上連結(jié)有發(fā)電機(jī)14，通過將該發(fā)電機(jī)14用作電動機(jī)，能夠使燃?xì)鉁u輪10起動，并且通過利用起動后的動力對該發(fā)電機(jī)14進(jìn)行驅(qū)動，從而能夠進(jìn)行發(fā)電。
[0040]壓縮機(jī)11具有導(dǎo)入空氣的空氣導(dǎo)入口21，在壓縮機(jī)機(jī)室22內(nèi)，將未圖示的入口引導(dǎo)葉(IGV:1nlet Guide Vane)、多個(gè)靜葉與多個(gè)動葉沿空氣的流動方向(后述的轉(zhuǎn)子的軸向)交替地配置，在其外側(cè)設(shè)有抽氣室23。該壓縮機(jī)11通過對從空氣導(dǎo)入口 21導(dǎo)入的空氣進(jìn)行壓縮而能夠生成高溫高壓的壓縮空氣。
[0041]燃燒器12相對于由壓縮機(jī)11壓縮后的高溫高壓的壓縮空氣供給燃料進(jìn)行燃燒，由此生成燃燒氣體。渦輪13在渦輪機(jī)室24內(nèi)將多個(gè)靜葉25與多個(gè)動葉26沿燃燒氣體的流動方向(后述的轉(zhuǎn)子的軸向)交替地配置。而且，雖未圖示，該渦輪機(jī)室24在下游側(cè)隔著排氣機(jī)室而配置有排氣室。該渦輪13在來自燃燒器12的燃燒氣體的作用下驅(qū)動，從而驅(qū)動在同軸上連結(jié)的發(fā)電機(jī)14。
[0042]以貫穿壓縮機(jī)11、燃燒器12以及渦輪13的中心部的方式配置有轉(zhuǎn)子軸27。轉(zhuǎn)子軸27的壓縮機(jī)11側(cè)的端部被軸承部28支承為旋轉(zhuǎn)自如，渦輪13側(cè)的端部被軸承部29支承為旋轉(zhuǎn)自如。而且，該轉(zhuǎn)子軸27在壓縮機(jī)11中重疊多個(gè)裝配有各動葉的盤并進(jìn)行固定，并且在渦輪13中重疊多個(gè)裝配有各動葉26的盤并進(jìn)行固定。
[0043]因而，在壓縮機(jī)11中，從空氣導(dǎo)入口21導(dǎo)入的空氣通過入口引導(dǎo)葉、多個(gè)靜葉與動葉而被壓縮，由此成為高溫高壓的壓縮空氣。在燃燒器12中，向該壓縮空氣供給規(guī)定的燃料，并使該燃料進(jìn)行燃燒。在渦輪13中，由燃燒器12生成的高溫高壓的燃燒氣體通過渦輪13中的多個(gè)靜葉25與動葉26，由此驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸27使其旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動與該轉(zhuǎn)子軸27連結(jié)的發(fā)電機(jī)14。
[0044]在如此構(gòu)成的渦輪13中，在渦輪機(jī)室24的內(nèi)壁部沿著周向等間隔地固定有多個(gè)靜葉25。另外，在轉(zhuǎn)子軸27的外周部沿著周向等間隔地固定有多個(gè)動葉26。該靜葉25與動葉26在燃燒氣體通路中沿著轉(zhuǎn)子軸27的軸向交替地配置。而且，在各靜葉25的前端部與轉(zhuǎn)子軸27的外周部之間設(shè)有間隙，即設(shè)有盤腔31，從轉(zhuǎn)子軸27的外周部朝向靜葉25的前端部而設(shè)有密封構(gòu)件。而且，通過將靜葉25內(nèi)的被供給的冷卻空氣從該靜葉25的前端部向燃燒氣體通路的上游側(cè)排出，利用密封構(gòu)件來確保密封性。
[0045]然而，在燃?xì)鉁u輪10起動時(shí)，燃燒氣體流入燃燒氣體通路，由此使靜葉25以及動葉26被加熱而產(chǎn)生熱延伸。但是，由于包括靜葉25的渦輪機(jī)室24側(cè)被快速加熱，因此先產(chǎn)生熱延伸，在各靜葉25的前端部與轉(zhuǎn)子軸27的外周部之間使間隙增大。因此，呈現(xiàn)盤腔31中的密封性能降低、盤腔的環(huán)境溫度上升的趨勢。
[0046]本實(shí)施方式為了防止上述情況，通過調(diào)整向盤腔31供給的冷卻空氣的供給量，適當(dāng)?shù)乇３直P腔31的環(huán)境溫度。
[0047]S卩，設(shè)有將從壓縮機(jī)11的抽氣室23抽出的壓縮空氣作為冷卻空氣向渦輪13的盤腔31供給的冷卻空氣供給路徑41。該冷卻空氣供給路徑41具有成為并列的主通路42與分支通路43，在主通路42上設(shè)有冷卻器側(cè)閥44與冷卻器45，在分支通路43上設(shè)有旁通閥46。另外，在冷卻空氣供給路徑41中的比主通路42以及分支通路43靠下游側(cè)的位置設(shè)有節(jié)流孔47。
[0048]需要說明的是，在圖1中，雖然僅示出一條將從壓縮機(jī)11的抽氣室23抽出的壓縮空氣作為冷卻空氣向渦輪13的盤腔31供給的冷卻空氣供給路徑41，但設(shè)有將從壓縮機(jī)11的各級抽氣室23抽出的壓縮空氣作為冷卻空氣向渦輪13的各級盤腔31供給的多條冷卻空氣供給路徑41。
[0049]渦輪13設(shè)有測量盤腔31的環(huán)境溫度(DCT)的溫度測量部48?？刂蒲b置49能夠基于溫度測量部48所測量出的盤腔31的環(huán)境溫度來調(diào)整冷卻器側(cè)閥44的開度。即，控制裝置49在溫度測量部48所測量出的盤腔31的環(huán)境溫度增高時(shí)，調(diào)整為使冷卻器側(cè)閥44的開度增大，由此使冷卻空氣的流量增加并且使溫度降低，從而使盤腔31的環(huán)境溫度降低。
[0050]另外，控制裝置49中，作為冷卻器側(cè)閥44中的閥開度設(shè)定值而具有第一閥開度設(shè)定值和第二閥開度設(shè)定值。在這種情況下，第二閥開度設(shè)定值大于第一閥開度設(shè)定值。而且，控制裝置49在盤腔31的環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值，在盤腔31的環(huán)境溫度高于該切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值。
[0051]圖2是表示相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的開閉閥的開度的圖，圖3是表示相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的旁通閥的開度的圖。
[0052]在此，如圖2所示，冷卻器側(cè)閥44中的閥開度設(shè)定值是設(shè)定為相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的冷卻器側(cè)閥44的開度的映射，根據(jù)盤腔31的環(huán)境溫度(DCT)而設(shè)定為第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l與第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2。第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l是相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的上升而使冷卻器側(cè)閥44的開度從恒定狀態(tài)進(jìn)行增加的映射。第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2是相對于燃?xì)鉁u輪的吸氣溫度的上升而使冷卻器側(cè)閥44的開度呈比例增加的映射。與第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l相比，第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2是將冷卻器側(cè)閥44的開度設(shè)定得較大的映射。
[0053]需要說明的是，控制裝置49中，作為冷卻器側(cè)閥44中的閥開度設(shè)定值而具有第一閥開度設(shè)定值和第二閥開度設(shè)定值，但不限于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以如圖3所示，控制裝置49中，作為旁通閥46中的閥開度設(shè)定值而具有第一閥開度設(shè)定值BI和第二閥開度設(shè)定值B2。另外，也可以是，控制裝置49中，作為冷卻器側(cè)閥44以及旁通閥46中的閥開度設(shè)定值而具有第一閥開度設(shè)定值41、81和第二閥開度設(shè)定值42、82。
[0054]另外，在冷卻空氣供給路徑41中具有成為并列的主通路42和分支通路43，在主通路42上設(shè)有冷卻器側(cè)閥44和冷卻器45，在分支通路43上設(shè)有旁通閥46，但不限于該結(jié)構(gòu)。例如，也可以是在分支通路43上不設(shè)置旁通閥46的結(jié)構(gòu)。
[0055]另外，控制裝置49設(shè)定為，從第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l向第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2切換的速度(開閉速度的第二變化率)比從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2向第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l切換的速度(開閉速度的第一變化率)快(大)。即，在從第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l向第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2切換時(shí)，緩慢地關(guān)閉冷卻器側(cè)閥44，在從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2向第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l切換時(shí)，迅速地打開冷卻器側(cè)閥44。
[0056]此外，控制裝置49在燃?xì)鉁u輪10起動后，在負(fù)載達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定負(fù)載(例如為燃?xì)鉁u輪10的全部負(fù)載的至少90%以上的負(fù)載)時(shí)，從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2切換為第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l。更優(yōu)選為，控制裝置49在達(dá)到了規(guī)定負(fù)載并經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定時(shí)間之后，從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2向第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l切換。
[0057]而且，控制裝置49設(shè)置為，作為用于切換第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l和第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2的切換溫度而具有第一切換溫度Tl以及比第一切換溫度Tl高的第二切換溫度T2，在盤腔31的環(huán)境溫度高于第二切換溫度T2時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2，在盤腔31的環(huán)境溫度低于第一切換溫度Tl時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l。
[0058]在此，對燃?xì)鉁u輪的冷卻方法進(jìn)行說明。
[0059]本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪的冷卻方法是根據(jù)盤腔31的環(huán)境溫度DCT來調(diào)整冷卻器側(cè)閥44的開度的方法，其具有如下工序:測量盤腔31的環(huán)境溫度DCT;在環(huán)境溫度DCT低于切換溫度時(shí)使冷卻器側(cè)閥44應(yīng)用預(yù)先設(shè)定好的第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l;在環(huán)境溫度DCT高于切換溫度時(shí)使冷卻器側(cè)閥44應(yīng)用大于第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l的第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2。
[0060]以下，對燃?xì)鉁u輪的冷卻方法進(jìn)行具體說明。圖4是表示燃?xì)鉁u輪的冷卻控制的流程圖，圖5是表示燃?xì)鉁u輪的冷卻控制的時(shí)序圖。
[0061]如圖4所示，在步驟Sll中，起動燃?xì)鉁u輪(GT)10。然后，在步驟S12中，將冷卻器側(cè)閥44設(shè)為全開。于是，燃?xì)鉁u輪10中，轉(zhuǎn)子軸27的轉(zhuǎn)速上升并使負(fù)載(輸出)上升。在步驟S13中，判斷燃?xì)鉁u輪(GT)負(fù)載是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定負(fù)載(例如為95%)。在此，若判斷為GT負(fù)載沒有達(dá)到規(guī)定負(fù)載(95 % )(否)，則維持該狀態(tài)。
[0062]另一方面，如判斷為GT負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載(95%)(是)，則在步驟S14中將冷卻器側(cè)閥44從全開設(shè)定為規(guī)定開度(第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2)。然后，在步驟S15中，判斷是否在GT負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載(95%)之后經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間。在此，若判斷為沒有在GT負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載(95%)之后經(jīng)過規(guī)定時(shí)間(否)，則維持該狀態(tài)。
[0063]另一方面，若判斷為在GT負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載(95%)之后經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間(是)，則在步驟S16中，以第一變化率的速度關(guān)閉冷卻器側(cè)閥44，從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2向第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l變更。在步驟S17中，判斷盤腔31的環(huán)境溫度DCT是否高于第二切換溫度T2。即，通過關(guān)閉冷卻器側(cè)閥44，朝向盤腔31的壓縮空氣的供給量增加，環(huán)境溫度DCT上升，因此監(jiān)視該環(huán)境溫度DCT。
[0064]在此，若判斷為盤腔31的環(huán)境溫度DCT高于第二切換溫度T2(是)，則在步驟S18中以第二變化率的速度打開冷卻器側(cè)閥44，從第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l向第二閥開度設(shè)定值Α2變更。于是，通過打開冷卻器側(cè)閥44，朝向盤腔31的壓縮空氣的供給量減少，盤腔31的環(huán)境溫度DCT下降，因此監(jiān)視該環(huán)境溫度DCT。接著，在步驟S19中，判斷盤腔31的環(huán)境溫度DCT是否低于第一切換溫度Tl。在此，如判斷為盤腔31的環(huán)境溫度DCT為第一切換溫度Tl以上(否)，則維持該狀態(tài)。
[0065]另一方面，若判斷為盤腔31的環(huán)境溫度DCT低于第一切換溫度Tl(是)，則在步驟S20中以第一變化率的速度關(guān)閉冷卻器側(cè)閥44，從第二閥開度設(shè)定值Α2向第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l變更。需要說明的是，在步驟S17中，若判斷為盤腔31的環(huán)境溫度DCT沒有高于第二切換溫度Τ2 (否)，則不進(jìn)行任何操作，退出該程序。
[0066]另外，如圖5所示，當(dāng)燃?xì)鉁u輪10起動時(shí)，轉(zhuǎn)子軸27的轉(zhuǎn)速N上升，在時(shí)間tl達(dá)到額定旋轉(zhuǎn)時(shí)，繼續(xù)使負(fù)載(輸出)P上升。另外，盤腔31的環(huán)境溫度DCT也上升。
[0067]然后，在時(shí)間t2中，若燃?xì)鉁u輪(GT)負(fù)載達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定負(fù)載(95%)，則將冷卻器側(cè)閥44從全開變更為第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2。然后，在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間t0的時(shí)間t3中，將冷卻器側(cè)閥44以第一變化率的速度、即緩慢地關(guān)閉，從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2變更為第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l。其中，通過關(guān)閉冷卻器側(cè)閥44，朝向盤腔31的壓縮空氣的供給量減少，因此使盤腔31的環(huán)境溫度DCT上升。然后，在時(shí)間t4，由于盤腔31的環(huán)境溫度DCT變得高于第二切換溫度T2，因此將冷卻器側(cè)閥44以第二變化率的速度、即迅速地打開，從第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l變更為第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2。
[0068]于是，通過打開冷卻器側(cè)閥44，朝向盤腔31的壓縮空氣的供給量增加，盤腔31的環(huán)境溫度DCT下降。然后，在時(shí)間t5，若盤腔31的環(huán)境溫度DCT變得低于第一切換溫度Tl，則以第一變化率的速度關(guān)閉冷卻器側(cè)閥44，從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2變更為第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l0
[0069]如此，在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪中，具有將從壓縮機(jī)11抽出的壓縮空氣向渦輪13的盤腔31供給的冷卻空氣供給路徑41、設(shè)于冷卻空氣供給路徑41的冷卻器側(cè)閥44、測量盤腔31的環(huán)境溫度的溫度測量部48、以及基于溫度測量部48所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整冷卻器側(cè)閥44的開度的控制裝置49，控制裝置49具有冷卻器側(cè)閥44中的第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)I與比第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l大的第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2，在環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l，在環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2。
[0070]因此，控制裝置49在盤腔31的環(huán)境溫度低于切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l，在盤腔31的環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2。即，由于切換使用兩種閥開度設(shè)定值A(chǔ)1、A2，因此能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔31的空氣溫度，并且不會使冷卻器側(cè)閥44在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)進(jìn)行開閉動作，能夠使控制簡化。
[0071]在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪中，控制裝置49設(shè)定為，從第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l向第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2切換的速度比從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2向第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l切換的速度快。因此，在增大冷卻器側(cè)閥44的開度時(shí)，使該冷卻器側(cè)閥44迅速地工作，在減小冷卻器側(cè)閥44的開度時(shí)，使該冷卻器側(cè)閥44緩慢地工作。因此，在盤腔31的環(huán)境溫度上升的情況下，能夠迅速地使該溫度降低，因此不會對燃?xì)鉁u輪造成損傷，能夠持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在盤腔31的環(huán)境溫度降低的情況下，由于緩慢地使該溫度上升，能夠抑制冷卻器側(cè)閥44的振蕩(hunting)。
[0072]在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪中，控制裝置49中，若在燃?xì)鉁u輪10的起動后負(fù)載達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定負(fù)載，則從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2切換為第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l。因此，通過在燃?xì)鉁u輪10的負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載之后開始盤腔31的環(huán)境溫度的控制，能夠高精度地調(diào)整盤腔31的環(huán)境溫度。
[0073]在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪中，控制裝置49中，若達(dá)到規(guī)定負(fù)載，則在經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定時(shí)間之后，從第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2切換為第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l。因此，通過在燃?xì)鉁u輪10的負(fù)載達(dá)到規(guī)定負(fù)載之后經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間而開始盤腔31的環(huán)境溫度的控制，能夠抑制盤腔31的環(huán)境溫度的急劇上升。
[0074]在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪中，將規(guī)定負(fù)載設(shè)為全部負(fù)載的至少90%以上的負(fù)載。因此，通過在達(dá)到燃?xì)鉁u輪10的全部負(fù)載之前開始盤腔31的環(huán)境溫度的控制，能夠高精度且安全地調(diào)整盤腔31的環(huán)境溫度。
[0075]在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪中，切換溫度具有第一切換溫度Tl和比第一切換溫度Tl高的第二切換溫度T2，在環(huán)境溫度變得高于第二切換溫度T2時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值A(chǔ)2，在環(huán)境溫度變得低于第一切換溫度Tl時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l。因此，通過使相對于盤腔31的環(huán)境溫度的上升以及下降的閥開度的切換溫度T1、T2不同，避免了短時(shí)間內(nèi)的冷卻器側(cè)閥44的開閉動作而能夠進(jìn)行穩(wěn)定的溫度管理。
[0076]另外，在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪的控制裝置中，能夠基于溫度測量部48所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整冷卻器側(cè)閥44的開度，能夠設(shè)定冷卻器側(cè)閥44中的第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l和比第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l大的第二閥開度設(shè)定值Α2，在環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l，在環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)應(yīng)用第二閥開度設(shè)定值Α2。因此，由于切換使用兩種閥開度設(shè)定值Α1、Α2，能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔31的空氣溫度，并且不會使冷卻器側(cè)閥44在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行開閉動作，能夠使控制簡化。
[0077]另外，在本實(shí)施方式的燃?xì)鉁u輪的冷卻方法中，包括如下工序:測量盤腔31的環(huán)境溫度;在環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)使冷卻器側(cè)閥44應(yīng)用預(yù)先設(shè)定好的第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l;以及在環(huán)境溫度高于切換溫度時(shí)使冷卻器側(cè)閥44應(yīng)用比第一閥開度設(shè)定值A(chǔ)l大的第二閥開度設(shè)定值Α2。因此，由于切換使用兩種閥開度設(shè)定值Α1、Α2，因此能夠適當(dāng)?shù)乜刂票P腔31的空氣溫度，并且不會使冷卻器側(cè)閥44在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行開閉動作，能夠使控制簡化。
[0078]附圖標(biāo)記說明:
[0079]10燃?xì)鉁u輪；
[0080]11壓縮機(jī)；
[0081]12燃燒器；
[0082]13 渦輪；
[0083]23抽氣室；
[0084]24渦輪機(jī)室；
[0085]25 靜葉；
[0086]26 動葉；
[0087]27轉(zhuǎn)子軸；
[0088]31 盤腔；
[0089]41冷卻空氣供給路徑；
[0090]42主通路；
[0091]43分支通路；
[0092]44冷卻器側(cè)閥(開閉閥)；
[0093]45冷卻器；
[0094]46旁通閥；
[0095]48溫度測量部；
[0096]49控制裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃?xì)鉁u輪，其具有: 壓縮機(jī)，其用于壓縮空氣； 燃燒器，其將由所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣與燃料混合并使所述壓縮空氣與所述燃料進(jìn)行燃燒； 渦輪，其通過所述燃燒器所生成的燃燒氣體來獲得旋轉(zhuǎn)動力； 冷卻空氣供給路徑，其將從所述壓縮機(jī)抽出的空氣向所述渦輪的盤腔供給； 開閉閥，其設(shè)于所述冷卻空氣供給路徑； 溫度測量部，其用于測量所述盤腔的環(huán)境溫度；以及 控制裝置，其基于所述溫度測量部所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整所述開閉閥的開度， 所述燃?xì)鉁u輪的特征在于， 所述控制裝置具有所述開閉閥中的第一閥開度設(shè)定值和比所述第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值， 在所述環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第一閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度高于所述切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第二閥開度設(shè)定值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于， 所述控制裝置設(shè)定為，從所述第一閥開度設(shè)定值向所述第二閥開度設(shè)定值切換的速度比從所述第二閥開度設(shè)定值向所述第一閥開度設(shè)定值切換的速度快。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于， 在所述燃?xì)鉁u輪起動后，在負(fù)載達(dá)到預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定負(fù)載之后，所述控制裝置從所述第二閥開度設(shè)定值切換為所述第一閥開度設(shè)定值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于， 在負(fù)載達(dá)到所述規(guī)定負(fù)載之后，在經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定好的規(guī)定時(shí)間之后，所述控制裝置從所述第二閥開度設(shè)定值切換為所述第一閥開度設(shè)定值。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于， 所述規(guī)定負(fù)載是全部負(fù)載的至少90%以上的負(fù)載。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于， 所述切換溫度具有第一切換溫度和比所述第一切換溫度高的第二切換溫度，在所述環(huán)境溫度變得高于所述第二切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第二閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度變得低于所述第一切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第一閥開度設(shè)定值。7.一種燃?xì)鉁u輪的控制裝置，該燃?xì)鉁u輪具有: 壓縮機(jī)，其用于壓縮空氣； 燃燒器，其將由所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣與燃料混合并使所述壓縮空氣與所述燃料進(jìn)行燃燒； 渦輪，其通過所述燃燒器所生成的燃燒氣體來獲得旋轉(zhuǎn)動力； 冷卻空氣供給路徑，其將從所述壓縮機(jī)抽出的壓縮空氣向所述渦輪的盤腔供給； 開閉閥，其設(shè)于所述冷卻空氣供給路徑；以及 溫度測量部，其用于測量所述盤腔的環(huán)境溫度； 所述燃?xì)鉁u輪的控制裝置的特征在于， 能夠基于所述溫度測量部所測量出的環(huán)境溫度來調(diào)整所述開閉閥的開度， 能夠設(shè)定所述開閉閥中的第一閥開度設(shè)定值和比所述第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值， 在所述環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第一閥開度設(shè)定值，在所述環(huán)境溫度高于所述切換溫度時(shí)應(yīng)用所述第二閥開度設(shè)定值。8.一種燃?xì)鉁u輪的冷卻方法，該燃?xì)鉁u輪設(shè)有: 壓縮機(jī)，其用于壓縮空氣； 燃燒器，其將由所述壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣與燃料混合并使所述壓縮空氣與所述燃料進(jìn)行燃燒； 渦輪，其通過所述燃燒器所生成的燃燒氣體來獲得旋轉(zhuǎn)動力； 冷卻空氣供給路徑，其將從所述壓縮機(jī)抽出的壓縮空氣向所述渦輪的盤腔供給；以及 開閉閥，其設(shè)于所述冷卻空氣供給路徑， 根據(jù)所述盤腔的環(huán)境溫度來調(diào)整所述開閉閥的開度， 所述燃?xì)鉁u輪的冷卻方法的特征在于， 所述冷卻方法包括如下工序: 測量所述盤腔的環(huán)境溫度； 在所述環(huán)境溫度低于預(yù)先設(shè)定好的切換溫度時(shí)，作為所述開閉閥的開度而應(yīng)用預(yù)先設(shè)定好的第一閥開度設(shè)定值;以及 在所述環(huán)境溫度高于所述切換溫度時(shí)，作為所述開閉閥開度而應(yīng)用比所述第一閥開度設(shè)定值大的第二閥開度設(shè)定值。
【文檔編號】F02C9/18GK105917097SQ201580003438
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】森本毅, 森本一毅, 田中克則
【申請人】三菱日立電力系統(tǒng)株式會社